Kĩ thuật lưu lượng trong mạng IP

Đồ án tốt nghiệp Mục lục

Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
i
MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................ iv

DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................... vi

MỞ ĐẦU .................................................................................................................viii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP............................................................ 1

1.1 Chồng giao thức TCP/IP ................................................................................... 1

1.1.1 Mô hình chồng giao thức TCP/IP............................................................... 1

1.1.2 Các gói dữ liệu............................................................................................ 3

1.2 Các công nghệ lớp truy cập mạng..................................................................... 4

1.2.1 Chức năng lớp truy cập mạng..................................................................... 4

1.2.2 Đánh địa chỉ vật lý...................................................................................... 4

1.2.3 Các công nghệ LAN ................................................................................... 5

1.2.3.1 Ethernet ................................................................................................ 5
1.2.3.2 Token Ring........................................................................................... 6
1.2.3.3 FDDI .................................................................................................... 7

1.3 Địa chỉ IP........................................................................................................... 7

1.4 Định tuyến IP................................................................................................... 10

1.4.1 Khái quát về định tuyến IP ....................................................................... 10

1.4.2 Phân loại định tuyến ................................................................................. 12
1.4.2.1 Định tuyến tĩnh................................................................................... 12
1.4.2.2 Định tuyến động................................................................................. 12
1.4.3 Các thuật toán định tuyến động ................................................................ 12
1.4.3.1 Định tuyến Vector khoảng cách......................................................... 12
1.4.3.2 Định tuyến theo trạng thái liên kết..................................................... 14
1.4.3.3 Giao thức định tuyến RIP................................................................... 15
1.4.3.4 Giao thức OSPF ................................................................................. 16
1.5 Tổng kết chương.............................................................................................. 17
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ MPLS ................................................................ 18

2.1 Khái niệm cơ bản về MPLS ............................................................................ 18

2.2 Phương thức hoạt động của MPLS ................................................................. 19

2.3 Mô hình chuyển mạch nhãn ............................................................................ 25

2.4 Các thành phần trong MPLS ........................................................................... 26

Đồ án tốt nghiệp Mục lục

Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
ii
2.4.1 Các khái niệm cơ bản trong MPLS........................................................... 26

2.4.1.1 Nhãn................................................................................................... 27
2.4.1.2 Ngăn xếp nhãn ................................................................................... 28
2.4.1.3 LSR Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn.............................................. 29
2.4.1.4 FEC Lớp chuyển tiếp tương đương ................................................... 29
2.4.1.5 Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn................................................. 30
2.4.1.6 Đường chuyển mạch nhãn LSP.......................................................... 30
2.4.1.7 Cơ sở dữ liệu nhãn LIB...................................................................... 30
2.4.1.8 Gói tin dán nhãn................................................................................. 30
2.4.1.9 Ấn định phân phối nhãn..................................................................... 30
2.4.2 Thành phần cơ bản củaMPLS................................................................... 31
2.4.2.1 Thiết bị LSR....................................................................................... 31
2.4.2.2 Thiết bị LER- Bộ định tuyến biên nhãn............................................. 33
2.5 Tổng kết ch
ương.............................................................................................. 33
CHƯƠNG 3 KĨ THUẬT LƯU LƯỢNG.............................................................. 34

3.1 Vấn đề lưu lượng trong mạng IP..................................................................... 34

3.1.1 Xu hướng phát triển mạng IP ................................................................... 34

3.1.2 Bài toán lưu lượng .................................................................................... 34

3.2 Điều khiển lưu lượng dựa trên IP.................................................................... 38

3.3 Điều khiển lưu lượng dựa trên ATM.............................................................. 41

3.4 Điều khiển lưu lượng dựa trên MPLS............................................................. 44

3.4.1 Tổng quan điều khiển lưu lượng trong MPLS.......................................... 44

3.4.2 Cơ chế điều khiển lưu lượng trong MPLS................................................ 46

3.4.3 Các giao thức phân bổ nhãn...................................................................... 49

3.4.3.1 Giao thức phân phối nhãn LDP.......................................................... 50
3.4.3.2 Giao thức dự trữ tài nguyên RSVP .................................................... 53
3.4.3.3 Giao thức BGP với việc phân bổ nhãn .............................................. 59
3.4.4 Định tuyến trong mạng MPLS.................................................................. 60

3.4.4.1 Định tuyến dựa trên sự ràng buộc...................................................... 61
3.4.4.1.1 Enhanced Link-State IGP............................................................ 62
3.4.4.1.2 Giải pháp kỹ thuật lưu lượng....................................................... 63
3.4.4.2 Giao thức phân phối nhãn định tuyến dựa trên sự ràng buộc ............ 65
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
iii
3.4.4.2.1 Sự thiết lập và duy trì CR-LDP................................................... 65
3.4.4.2.2 Định tuyến hiện (ER) và định tuyến cưỡng bức (CR) ................ 67
3.4.4.2.3 LDP và định tuyến cưỡng bức (CR)............................................ 68
3.4.4.2.4 Thuật toán định tuyến cưỡng bức................................................ 68
3.4.4.3 So sánh giữa RSVP và CR-LDP........................................................ 72
3.4.5 Kĩ thuật điều khiển tắc nghẽn FATE........................................................ 74
3.4.5.1 Phương pháp FATE ........................................................................... 74
3.4.5.2 Giám sát luồng lưu lượng và phát hiện tắc nghẽn trong LSP............ 74
3.5 Tổng kết chương.............................................................................................. 77
KẾT LUẬN.............................................................................................................. 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 79

Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
iv
THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT
APIs Application Programming Interfaces Giao diện lập trình ứng dụng
ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ
ATM Asynchronous Transfer Mode
Chế độ truyền dẫn không đồng
bộ
BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên
CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức
CR-LDP Constrained Routing-LDP Định tuyến cưỡng bức-LDP
CR-LSP Constrained Routing-LSP Định tuyến cưỡng bức-LSP
CSPF Constrained SPF SPF cưỡng bức
EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức cổng ngoài
ER Explicit Routing Định tuyến hiện
FATE Fast Acting Traffic Engneering
FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện phân bố sợi
FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đươ
ng
FR Frame Relay Chuyển tiếp khung

FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp
ICMP Internet Control Message Protocol
Giao thức thông điệp điều khiển
Internet
IETF Internet Engineering Task Force
Nhóm đặc trách kĩ thuật
Internet.
IGP Interior Gateway Protocol Giao thức cổng nội
IP Internet Protocol Giao thức Internet
ISPs Internet Service Providers Nhà cung cấp dịch vụ Internet
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LDP Label Distribute Protocol Giao thức phân bổ nhãn
LER Label Edge Router Router biên nhãn
LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
v
LSA Link State Advertisement
Gói quảng cáo trạng thái liên
kết
LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn
LSP Link State Packet Gói trạng thái đường
LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn
MAC Media Access Control Điều khiển truy xuất môi trường
MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ tiếp theo
OSI Open Systems Interconnection
Mô hình liên kết hệ thống đấu
nối mở
OSPF Open Shortest Path First

Giao thức ưu tiên đường đi ngắn
nhất
PDU Protocol Data Unit Đơn vị số liệu giao thức
PPP Point to Point Protocol Giao thứ
c điểm điểm
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RARP Reverse Address Resolution Protocol
Giao thức phân giải địa chỉ
ngược
RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến
RIP-2 RIP version 2 RIP phiên bản 2
RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên
SPF Shortest Path First
Thuật toán ưu tiên đường đi
ngắn nhất
TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn
TLV Time To Live Thời gian sống
UDP User Datagrame Protocol Giao thức dữ liệu người dùng
VLSM Variable Length Subnet Mask
Mặt nạ mạng con có chiều dài
biến
đổi
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
vi
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình TCP/IP và mô hình OSI………………………………. . 2
Hình 1.2 Dữ liệu được đóng gói lại với phần tiêu đề tại mỗi…………….... 3

Hình 1.3 Mạng Ethernet…………………………………………………… 6
Hình 1.4 Mạng Token Ring………………………………………………... 6
Hình 1.5 Mạng FDDI………………………………………………………. 7
Hình 1.6 Địa chỉ IP………………………………………………………… 8
Hình 1.7 Định tuyến vector khoảng cách………………………………….13
Hình 2.1 Định tuyến, chuyển mạch, chuyển tiếp…………………………. 23
Hình 2.2 Đường nhanh và đường chậm…………………………………... 24
Hình 2.3 Lớp chèn MPLS……………………………………………….... 25
Hình 2.4 Mô hình chuyển mạch nhãn…………………………………….. 26
Hình 2.5 Định dạng cấu trúc nhãn………………………………………....28
Hình 2.6 Cấu trúc hoạt động khung trong mạng MPLS…………………...32
Hình 3.1 Mô hình mạng đơn giản………………………………………….35
Hình 3.2 Lự
a chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến tĩnh………....35
Hình 3.3 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến OSPF……….37
Hình 3.4 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến RIP………....37
Hình 3.5 Phân chia lưu lượng dựa theo định tuyến tĩnh…………………...38
Hình 3.6 Chia lưu lượng thành hai phần………………………………….. 39
Hình 3.7 Phân loại lưu lượng dựa trên địa chỉ nguồn…………………….. 40
Hình 3.8 Phân loại lưu lượng dựa trên ToS hoặc kích cỡ gói PS………….40
Hình 3.9 The fish problem………………………………………………... 41
Hình 3.10 Xây dựng PVC………………………………………………....42
Hình 3.11 So sánh giữa chuyển tiếp MPLS và chuyển tiếp IP…………… 46
Hình 3.12 Tắc nghẽn gây ra bởi kỹ thuật chon đường ngắn nhất………… 48
Hình 3.13 Giải pháp cho vấn đề sử dụng kỹ thuật lưu lượng…………….. 48
Hình 3.14 Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS………………..50
Hình 3.15 Thủ tục phát hiện LSR lân cận………………………………....52
Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
vii

Hình 3.16 Tiêu đề LDP…………………………………………………… 53
Hình 3.17 Khuôn dạng các bản tin LDP…………………………………. 54
Hình 3.18 Sự mở rộng cho RSVP để thiết lập một ER-LDP……………... 55
Hình 3.19 Các thực thể hoạt động RSVP…………………………………. 56
Hình 3.20 Các bản tin Path và Reservation……………………………….. 57
Hình 3.21 Bộ mô tả lưu lượng……………………………………………..59
Hình 3.22 Đối tượng Session và Explicit Route.......................................... 63
Hình 3.23 Định tuyến dựa trên sự ràng buộc............................................... 63
Hình 3.24 Tránh tắc nghẽn........................................................................... 64
Hình 3.25 Sự chia sẻ tải............................................................................... 65
Hình 3.26 Thiết lập đường dẫn CR-LDP…………………………………. 67
Hình 3.27 Định dạng bản tin Label Request CR-LDP................................. 68
Hình 3.28 Định tuyến hi
ện………………………………………………....68
Hình 3.29 Ví dụ về CSPF………………………………………………..... 71
Hình 3.30 So sánh RSVP và CR-LDP…………………………………….. 73
Hình 3.31 Sự thiết lập lưu lượng…………………………………………...75
Hình 3.32 Cấu hình các bộ đệm dọc theo LSP……………………………..76
Hình 3.33 Lưu lượng truyền tải giữa nguồn phát và nguồn đích…………..76



Đồ án tốt nghiệp Mở đầu
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
viii
MỞ ĐẦU
Khi mạng Internet ngày càng phát triển, thì số lượng khách hàng sử dụng
ngày càng tăng lên một cách mạnh mẽ. Hơn nữa, các nhu cầu đối với các dịch vụ đa
phương tiện cũng tăng lên, yêu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS trong trễ gói,
lỗi tốc độ, và băng tần tối thiểu. Mạng Internet truyền thống không thể đáp ứng các

yêu cầu của khách hàng vì nó dựa trên các dịch vụ IP “best – effort”, trong khi các
dịch vụ này không có bất cứ một cơ chế điều khiển lưu lượng nào.
Cùng với sự phát triển của mạng IP, các nhà nghiên cứu cố gắng tìm ra một
phương pháp điều khiển lưu lượng trong mạng một cách tối ưu để đáp ứng được
nhu cầu người sử dụng. Các phương pháp điều khiển lưu lượng truyền thống như
IP, ATM c
ũng phần nào giải quyết được bài toán lưu lượng trong mạng IP, tuy
nhiên các phương pháp này biểu lộ một số hạn chế nhất định. Chuyển mạch nhãn
đa giao thức MPLS, một công nghệ chuyển mạch nhãn định hướng kết nối cung cấp
các khả năng mới trong các mạng IP, trong khi khả năng điều khiển lưu lượng được
đề cập đến bằng cách cho phép thực hiện các cơ chế
điều khiển lưu lượng một cách
tinh xảo.
MPLS không thay thế cho định tuyến IP, nhưng nó sẽ hoạt động song song
với các phương pháp định tuyến đang tồn tại và các công nghệ định tuyến trong
tương lai với mục đích cung cấp tốc độ dữ liệu rất cao giữa các bộ định tuyến
chuyển mạch nhãn LSP đồng thời với việc hạn chế băng tầ
n của các luồng lưu
lượng với các yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS khác nhau.
Vì vậy, em xin nhận đề tài “Kĩ thuật lưu lượng trong mạng IP” để tìm hiểu rõ
sâu sắc hơn bản chất của kĩ thuật lưu lượng. Luận văn tốt nghiệp “Kĩ thuật lưu
lượng trong mạng IP” bao gồm các nội dung chính sau:
 Chương I : Tổng quan về mạng IP
 Chương II : T
ổng quan về MPLS
 Chương III : Kĩ thuật lưu lượng
Kĩ thuật lưu lượng là một kĩ thuật tương đối khó, việc tìm hiểu về các vấn đề
của kĩ thuật lưu lượng đòi hỏi phải có kiển thức sâu rộng, và lâu dài. Do vậy đồ án
không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các
thầy cô giáo và các bạn.

Xin gửi lời cảm ơ
n chân thành tới Thầy giáo Nguyễn Đình Long, người đã
tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án này.
Đồ án tốt nghiệp Mở đầu
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
ix
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ
em trong thời gian qua.
Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân - những người đã giúp
đỡ động viên tôi trong quá trình học tập.

Hà Nội, ngày 22 tháng 10 năm 2006
Sinh viên



Vũ Văn Trung

Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP
1.1 Chồng giao thức TCP/IP
1.1.1 Mô hình chồng giao thức TCP/IP
TCP/IP là một bộ giao thức mở được xây dựng cho mạng Internet mà tiền
thân của nó là mạng ARPnet của bộ quốc phòng Mỹ. Do đây là một giao thức mở,
nên nó cho phép bất kỳ một đầu cuối nào sử dụng bộ giao thức này đều có thể được
kết nối vào mạng Internet. Chính điều này đã tạo nên sự bùng nổ của Internet toàn
cầu trong thời gian gần đây. Trong bộ giao thứ
c này, hai giao thức được sử dụng
chủ yếu đó là giao thức truyền tải tin cậy TCP và IP. Chúng cùng làm việc với nhau
để cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng.
Điểm khác nhau cơ bản của TCP/IP so với OSI đó là tầng liên mạng sử dụng
giao thức không kết nối (connectionless) IP, tạo thành hạt nhân hoạt động của mạng
Internet. Cùng với các giao thức định tuyến như RIP, OSPF, BGP,… tầng liên mạng
IP cho phép kết nối m
ột cách mềm dẻo và linh hoạt các loại mạng vật lý khác nhau
như: Ethernet, Token Ring, X25…
TCP/IP có những đặc điểm sau đây đã làm cho nó trở nên phổ biến:
9 Độc lập với kến trúc mạng: TCP/IP có thể sử dụng trong các kiến trúc
Ethernet, Token Ring, trong mạng cục bộ LAN cũng như mạng diện rộng
WAN.
9 Chuẩn giao thức mở: vì TCP/IP có thể thực hiện trên bất kỳ phần cứng
hay hệ đ

iều hành nào. Do đó, TCP/IP là tập giao thức lý tưởng để kết hợp
phần cứng cũng như phần mềm khác nhau.
9 Sơ đồ địa chỉ toàn cầu: mỗi máy tính trên mạng TCP/IP có một địa chỉ
xác định duy nhất. Mỗi gói dữ liệu được gửi trên mạng TCP/IP có một
Header gồm địa chỉ của máy đích cũng như địa chỉ của máy nguồn.
9 Khung Client - Server: TCP/IP là khung cho những ứ
ng dụng client -
server mạnh hoạt động trên mạng cục bộ và mạng diện rộng.
9 Chuẩn giao thức ứng dụng: TCP/IP không chỉ cung cấp cho người lập
trình phương thức truyền dữ liệu trên mạng giữa các ứng dụng mà còn
cung cấp nhiều phương thức mức ứng dụng (những giao thức thực hiện
các chức năng dùng như E-mail, truyền nhận file).
Hệ thống giao thức TCP/IP
được phân thành các lớp, mỗi lớp thực hiện các
nhiệm vụ riêng biệt.
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
2

Hình 1.1 Mô hình TCP/IP và mô hình OSI
Chức năng các lớp:
Lớp truy cập mạng: Cung cấp một giao tiếp với mạng vật lý. Các định dạng
dữ liệu cho môi trường truyền và các địa chỉ dữ liệu cho mạng con (subnet) được
dựa trên các địa chỉ phần cứng vật lý. Cung cấp kiểm soát lỗi cho dữ liệu phân bố
trên mạng vật lý. Định nghĩa các hàm, thủ tục, phương tiện truyền dẫn đả
m bảo
sự truyền dẫn an toàn các khung thông tin trên bất kỳ một phương tiện truyền
dẫn nào như Ethernet, ATM, Token-Ring, Frame-Relay,…
Lớp Internet: Cung cấp chức năng đánh địa chỉ luận lý, độc lập phần cứng
mà nhờ đó dữ liệu có thể di chuyển giữa các mạng con có các kiến trúc vật lý khác

nhau. Cung cấp các chức năng định tuyến để giảm lưu lượng và hỗ trợ phân bố dọ
c
theo Liên mạng (Internetwork-Thuật ngữ liên mạng nói đến một mạng lớn hơn, liên
kết giữa các LAN). Liên kết các địa chỉ vật lý (sử dụng ở lớp Truy cập mạng) với
các địa chỉ luận lý. Chuyển tiếp các gói tin từ nguồn tới đích. Mỗi gói tin chứa địa
chỉ đích và IP sử dụng thông tin này để truyền gói tin tới đích của nó.
Lớp vận chuyển: Cung cấp các ch
ức năng điều khiển luồng, kiểm soát lỗi và
dịch vụ báo nhận cho liên mạng. Hoạt động như một giao tiếp cho các ứng dụng
mạng. Chịu trách nhiệm truyền thông điệp (message) từ một số tiến trình tới một
tiến trình khác. Lớp vận chuyển sẽ đảm bảo thông tin truyền đến nơi nhận không bị
lỗi và đúng theo trật tự. Nó có 2 giao thức rấ
t khác nhau là giao thức điều khiển
truyền dẫn TCP và giao thức dữ liệu đồ người sử dụng UDP.
Lớp ứng dụng: Cung cấp các ứng dụng cho việc xử lý sự cố mạng, truyền
tập tin, điều khiển từ xa, và các hoạt động Internet. Lớp này cũng hỗ trợ cho các
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
3
giao tiếp lập trình ứng dụng APIs cho phép các chương trình viết trên một môi
trường cụ thể để truy cập mạng. Điều khiển chi tiết từng ứng dụng cụ thể. Nó tương
ứng với các lớp ứng dụng, trình diễn trong mô hình OSI. Nó gồm các giao thức mức
cao, mã hóa, điều khiển hội thoại. Các dịch vụ ứng dụng như SMTP, FTP,
TFTP…Hiện nay có hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn các giao thức thuộc l
ớp
này. Các chương trình ứng dụng giao tiếp với các giao thức ở lớp vận chuyển để
truyền và nhận dữ liệu. Chương trình ứng dụng truyền dữ liệu ở dạng yêu cầu đến
lớp vận chuyển để xử lý trước khi chuyển xuống lớp Internet để tìm đường đi.
1.1.2 Các gói dữ liệu
Điều quan trong cần nhớ về chồng giao thức TCP/IP là mỗi lớ

p đóng một vai
trò trong toàn bộ quá trình truyền thông. Mỗi lớp đòi hỏi các dịch vụ cần thiết để
thực hiện vai trò của nó. Khi truyền, dữ liệu đi xuyên qua từng lớp của chồng giao
thức từ trên xuống dưới, mỗi lớp sẽ có một số thông tin thích hợp gọi là tiêu đề
(header) gắn vào dữ liệu, tạo thành đơn vị dữ liệu giao thức PDU của lớp tương
ứng. Khi PDU được đưa xuống các lớp thấp hơn, nó lại trở thành dữ liệu đối với lớp
này và lại được đóng gói cùng phần tiêu đề của lớp này.
Application layer
Network access
layer
Internet layer
Transport layer
01010101….
Data
Header

Hình 1.2 Dữ liệu được đóng gói lại với phần tiêu đề tại mỗi lớp
Tiến trình này được thể hiện trong hình 1.2, khi gói dữ liệu đến máy nhận thì
tại đây sẽ có một tiến trình ngược lại. Khi dữ liệu đi lên qua tứng lớp của chồng
giao thức thì các lớp sẽ bỏ phần tiên đề tương ứng và sử dụng phần dữ liệu.
Lớp Internet trên máy nhậ
n sẽ sử dụng thông tin trong phần tiêu đề lớp
Internet. Lớp Vận chuyển sẽ sử dụng thông tin trong phần tiêu đề lớp Vận chuyển.
Ở mỗi lớp, gói dữ liệu ở dưới dạng thích hợp sẽ cung cấp thông tin cần thiết cho lớp
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
4
tương ứng trên máy nhận. Bởi vì mỗi lớp đảm nhận những chức năng khác nhau
nên định dạng của gói dữ liệu cơ bản khác nhau ở mỗi lớp
1.2 Các công nghệ lớp truy cập mạng

1.2.1 Chức năng lớp truy cập mạng
Lớp Truy cập mạng quản lý tất cả các dịch vụ và các chức năng cần thiết để
chuẩn bị dữ liệu cho mạng vật lý. Các nhiệm vụ này bao gồm :
9 Giao tiếp với bộ tương thích mạng (card mạng) của máy tính.
9 Phối hợp việc truyền dữ liệu với các quy ước của phương thức truy cập
thích hợp.
9 Định dạng dữ liệu vào một đơn vị được gọi là một khung và chuyển đổi
khung đó thành luồng các xung điện hoặc tương tự để đi qua môi trường
truyền.
9 Kiểm tra lỗi trong các khung đến.
9 Thêm thông tin kiểm tra lỗi vào các khung đi để máy tính nhận có thể
kiểm tra các lỗi của khung.
9 Báo nhận các khung dữ liệu và truyền lại các khung nếu không nhận
được báo nhận.
Lớp Truy cập mạng định nghĩa các thủ tục để giao tiếp với phần cứng mạng
và truy cập môi trường truyền. Trong lớp Truy cập mạng của TCP/IP, có thể thấy sự
tác động qua lại phức tạp giữa phần cứng, phần mềm và các chi tiết kỹ thuật môi
trường truyền. Không may có nhiều loại mạng vật lý khác nhau mà đều có những
quy ước riêng của chúng, và bất k
ỳ mạng vật lý nào cũng có thể trở thành nền tảng
cho lớp Truy cập mạng, ví dụ :
9 Ethernet
9 Token Ring
9 FDDI
9 PPP
9 Wireless network
1.2.2 Đánh địa chỉ vật lý
Lớp Truy cập mạng cần phải gắn liền với địa chỉ IP luận lý được cấu hình
thông qua phần mềm giao thức với địa chỉ vật lý cố định thực sự của b
ộ tương thích

mạng. Địa chỉ vật lý được ghi vào card mạng ở xí nghiệp sản xuất. Các khung dữ
liệu truyền qua LAN phải sử dụng địa chỉ vật lý này để xác định các bộ tương thích
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
5
nguồn và đích, nhưng địa chỉ vật lý dài dòng (48 bit trong trường hợp sử dụng
Ethernet) không được thân thiện với con người. Ngoài ra, việc mã hoá địa chỉ vật lý
ở các mức cao hơn làm ảnh hưởng đến kiến trúc module linh hoạt của TCP/IP, nó
đòi hỏi các lớp trên duy trì các chi tiết vật lý liên quan. TCP/IP sử dụng giao thức
phân giải địa chỉ ARP và giao thức phân giải địa chỉ ngược RARP để liên kết các
địa chỉ IP với các
địa chỉ vật lý của các bộ tương thích mạng trên mạng cục bộ.
ARP và RARP cung cấp một liên kết giữa các địa chỉ IP luận lý mà người dùng
nhìn thấy và các địa chỉ phần cứng (thực sự không thể trông thấy được) được sử
dụng trên LAN.
1.2.3 Các công nghệ LAN
1.2.3.1 Ethernet
Ethernet là công nghệ LAN thông dụng nhất được sử dụng hiện nay.
Ethernet đã trở nên phổ biết vì giá cả phải chăng của nó, cáp Ethernet không
đắt và
dễ cài đặt. Các bộ tương thích mạng Ethernet và các thành phần phần cứng Ethernet
cũng tương đối rẻ.
Trên các mạng Ethernet, tất cả các máy tính chia sẻ một đường truyền thông
chung, Ethernet sử dụng một phương thức truy cập được gọi là Đa truy cập cảm
nhận sóng mang (Carrier Sense Multiple Access) với Dò tìm đụng độ (Collision
detect) – CSMA/CD để quyết định khi nào một máy tính có thể truyền dữ liệu trên
môi trường truy cập. Sử dụng CSMA/CD, t
ất cả các máy tính quan sát môi trường
truyền thông và chờ đến khi môi trường truyền thông sẵn sàng mới truyền. Nếu hai
máy tính cố truyền cùng một lúc thì sẽ xảy ra đụng độ. Các máy tính sẽ dừng lại,

chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên, và thử truyền lại.
Ethernet truyền thống làm việc tốt trong trường hợp tải bình thường nhưng tỉ
lệ đụng độ sẽ cao khi mức độ sử dụng t
ăng. Một số biến thể của Ethernet có thể bao
gồm các hub thông mình hoặc switch, hỗ trợ cho các mức lưu lượng cao hơn.
Ethernet có khả năng hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau. Các
mạng Ethernet tiêu biểu hoạt động ở các tốc độ bằng tần cơ sở 10Mbps, hay
100Mbps. Các hệ thống Ethernet 1000Mbps (Gigabit) hiện nay đã sẵn sàng và có
thể sớm trở nên phổ biến. Ethernet không dây cũng đang trở nên phổ biến.
Kiế
n trúc Ethernet linh hoạt thậm chí thích hợp với hoạt động mạng không
dây. Ethernet không dây đang trở nên phổ biến, và sẽ trở nên phổ biến hơn nữa
trong những năm sắp tới khi phần cứng mạng phát triển hỗ trợ cho cuộc cách mạng
không dây. Bạn có thể tự hỏi làm thế nào một kiến trúc quá tập trung trong việc đặc
tả các loại, chiều dài, và cấu hình cáp của Ethernet lại có thể hoạt động trong môi
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
6
trường không dây. Khi nghĩ về Ethernet thì ta thấy tính chất thông tin quảng bá khá
tương thích với hệ thống không dây có đặc tính là truyền dẫn tự do và lưu động.

A CB
D E

Hình 1.3 Mạng Ethernet
1.2.3.2 Token Ring
Kỹ thuật Token Ring sử dụng một khái niệm hoàn toàn khác hẳn với
Ethernet trong quy trình truy cập môi trường. Phương thức truy cập này gọi là
chuyển token.
Với phương thức truy cập chuyển token, các máy tính trên LAN được kết nối

với nhau sao cho dữ liệu được truyền vòng quanh mạng trong một vòng luận lý.
Việc cấu hình Token ring đòi hỏi các máy tính phải được nối vào một hub trung tâm
được gọi là MAU hay MSAU. Chỉ máy tính giữ token mới có thể truy
ền một thông
điệp lên vòng.
A C
B
D

Hình 1.4 Mạng Token Ring
Token ring về kỹ thuật thì phức tạp hơn Ethernet, và nó bao gồm một số
chuẩn đoán và sửa lỗi được thiết lập sẵn sàng bên trong và có thể hỗ trợ cho việc
khắc phục sự cố mạng. Ngoài ra, việc dữ liệu được truyền có thứ tự hơn, trong
Token ring không xảy ra trường hợp tải nặng.
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
7
Token ring điển hình hoạt động ở tốc độ 4Mbps hoặc 16Mbps. Nó cũng có
thể hoạt động ở tốc độ 100Mbps.
Token ring đã không còn phổ biến trong những năm gần đây, mặc dù vậy
cấu trúc liên kết mạng vùng trong token ring vẫn được sử dụng trong các kỹ thuật
đỉnh cao như FDDI.
1.2.3.3 FDDI
Fiber Distributed Data Interface (FDDI) là một kỹ thuật LAN đắt tiền hai
vòng cáp quang. Một vòng được coi là vòng chính và vòng thứ hai để thay thế vòng
chính nếu x
ảy ra sự cố.
A C
B
D

Hình 1.5 Mạng FDDI
FDDI sử dụng một phương thức truy cập chuyển token tương tự như Token
ring. Giống như Token ring, FDDI cũng có khả năng dò tìm và sửa lỗi. Trong một
vòng FDDI hoạt động thông thường, token luôn truyền bởi mỗi máy. Nếu không
thấy token trong thời gian tối đa luân chuyển quanh một vòng, thì có nghĩa là đã xảy
ra một vấn đề gì đó, chẳng hạn như đứt cáp.
Cáp sợi quang được sử dụ
ng với FDDI có thể cho phép tải một lượng dữ liệu
lớn trên các khoảng cách lớn.
1.3 Địa chỉ IP
Mục đích của giao thức IP là truyền một gói tin qua một tập các mạng liên
kết với nhau. Việc truyền thực hiện được bằng việc chuyển các gói tin từ một thực
thể trong liên mạng tới thực thể kia cho tới khi gói tin tới đích. Thực thể nói ở đây
có thể là một trạm máy tính hay một gateway. Các gói tin IP được truyền từ thực thể
này đến thực thể kia nhờ vào địa ch
ỉ liên mạng IP (IP Internet). Do đó, một trong
những vấn đề quan trọng nhật của giao thức IP là địa chỉ. Địa chỉ IP là địa chỉ lớp
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
8
mạng, được sử dụng để định danh các máy trạm (host) trong liên mạng. Địa chỉ IP
có độ dài 32 bit với IPv4 và 48 bit với IPv6. Nó có thể biểu diễn dưới dạng thập
phân, bát phân, thập lục phân, và nhị phân.
Có hai cách cấp phát địa chỉ IP phụ thuộc vào cách thức kết nối mạng. Nếu
mạng kết nối vào mạng Internet, địa chỉ mạng được xác nhận bởi NIC (Network
Information Center). Nếu mạng không kết nối với m
ạng Internet, nhà quản trị mạng
sẽ cấp phát địa chỉ IP cho mạng này.
Về cơ bản, khuôn dạng địa chỉ IP gồm hai phần: NET ID + HOST ID

9 Phần NET ID cho phép định tuyến gói tin đến mạng đích trong môi
trường liên mạng. Phần này do tổ chức ARIN (American Registry for
Internet Numbers) cấp cho nhà quản trị.
9 Phần HOST ID cho phép định tuyến đến HOST cụ thể trong một mạng.
Phần này do nhà quản trị mạng quy hoạch cho các HOST trong m
ạng của
họ.

Hình 1.6 Địa chỉ IP
Địa chỉ IP gồm 4 phần, mỗi phần một byte (một octet), chúng thường được
biểu diễn dưới dạng thập phân có ngăn cách.
Người ta chia thành các lớp địa chỉ IP A, B, C, D, E. Thông thường địa chỉ
IP được biểu diễn dưới dạng thập phân. Ví dụ 155.123.122.32.
Sơ đồ địa chỉ hoá để định danh các trạm trong liên mạng được gọi là địa chỉ
IP. Mục đích của đị
a chỉ IP là để định danh duy nhất cho một host bất kì trong liên
mạng.
Các dải địa chỉ lớp A, B, C được sử dụng cho gán các phần tử môi trường
liên mạng.
Dải địa chỉ lớp D được sử dụng vào mục đích multicast.
Dải địa chỉ lớp E được sử dụng vào mục đích nghiên cứu.
Các bit đầu tiên của byte đầu tiên được dùng để định danh lớp địa chỉ:
0 - lớ
p A, 10 - lớp B, 110 - lớp C, 1110 - lớp D, 11110 - lớp E.
Địa chỉ lớp A có bit đầu tiên là ‘0’. Địa chỉ lớp A có subnetmask mặc định là
255.0.0.0. Dải địa chỉ lớp đầu tiên 0.0.0.0 sử dụng vào mục đích Default network và
Default route. Dải địa chỉ cuối cùng 127.0.0.0/8 sử dụng vào mục đích loopback.
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
9

Tất cả các địa chỉ IP của lớp A dùng 8 bit đầu tiên để định danh phần mạng của địa
chỉ. Ba octet còn lại có thể dùng cho phần host của địa chỉ. Mỗi mạng dùng một địa
chỉ lớp A có thể gán 16.777.214 địa chỉ host khả dụng. Các địa chỉ lớp A luôn có
giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 126 trong octet đầu tiên.
Địa chỉ lớp B có hai bit đầu tiên là ‘10’. Địa chỉ lớp B có subnetmask mặc
định là 255.255.0.0. Tất cả địa chỉ của lớp B dùng 16 bit đầu tiên để định danh phần
mạng của địa chỉ. Hai octet còn lại dùng cho phần host của địa chỉ. Mỗi mạng dùng
địa chỉ lớp B có thể gán 65.534 địa chỉ host khả dụng. Các địa chỉ IP lớp B luôn có
giá trị nằm trong khoảng 128 đến 191 trong octet đầu tiên.
Địa chỉ lớp C có 3 bit đầu tiên là ‘110’. Địa chỉ lớp C có subnetmask mặc
định là 255.255.255.0. Tất cả đị
a chỉ của lớp B dùng 24 bit đầu tiên để định danh
phần mạng của địa chỉ. Octet còn lại dùng cho phần host của địa chỉ. Mỗi mạng
dùng địa chỉ lớp C có thể gán 254 địa chỉ host khả dụng. Các địa chỉ IP lớp C luôn
có giá trị nằm trong khoảng 192 đến 223 trong octet đầu tiên.
Địa chỉ lớp D dùng để gửi IP Datagram tới một nhóm các host trên một
mạng. Tất cả các số lớn hơn 223 trong tr
ường đầu là thuộc lớp D.
Lớp E dự phòng để dùng trong tương lai.
Một số địa chỉ đặc biệt
9 Loopback (Lặp ngược): 127.x.x.x, với x= 0-255. Bất kì một gói dữ liệu
nào được truyền đi bởi một ứng dụng TCP/IP đến địa chỉ 127.x.x.x thì
gói dữ liệu được truyền trở lại ứng dụng đó mà không quan tâm đến một
thiết bị trung gian mạng. Gói dữ li
ệu sao chép nơi truyền đến bộ đệm trên
cùng một máy. Địa chỉ Loopback được ứng dụng kiểm tra nhanh phần
mềm TCP/IP có được cấu hình thích hợp không.
9 Nếu trong một địa chỉ IP, giá trị của host chứa tất cả bit 0, đây là địa chỉ
mạng. Ví dụ 137.53.0.0 là địa chỉ mạng lớp B 137.53.
9 Nếu trong một địa chỉ IP, giá trị của host chứa tất cả bit 1, đây là

địa chỉ
Broadcast có định hướng. Một địa chỉ Broadcast định hướng được nhìn
thấy bởi tất cả các node trên mạng đó. Ví dụ, với nhóm mạng B:
137.53.255.255 là địa chỉ Broadcast định hướng của nhóm.
9 Địa chỉ IP 255.255.255.255 được gọi là Local Broadcast hay Limite
Broadcast, được sử dụng trong các mạng LAN.
9 Địa chỉ 0.0.0.0 sử dụng bảng định tuyến để trỏ vào mạng cho bộ địch
tuyến mặ
c định.
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
10
Trong mỗi lớp địa chỉ IP có một số địa chỉ nhất định không được định tuyến
trên Internet, như mô tả chi tiết ở RFC 1597. Những địa chỉ này rất thông dụng
trong phạm vi các tổ chức. Chúng cung cấp các biện pháp bảo mật nhằm ngăn chặn
kẻ xâm nhập trái phép từ bên ngoài, giúp tránh tình trạng sơ ý đặt nhầm dữ liệu của
tổ chức đó lên mạng. Những đị
a chỉ này là:
9 Lớp A: 10.0.0.0 đến 10.255.255.255
9 Lớp B: 172.16.0.0 đến 172.31.255.255
9 Lớp C: 192.168.0.0 đến 192.168.255.255
1.4 Định tuyến IP
1.4.1 Khái quát về định tuyến IP
Định tuyến trên Internet được thực hiện dựa trên các bảng định tuyến
(Routing table) được lưu tại các trạm (Host) hay trên các thiết bị định tuyến
(Router). Thông tin trong các bảng định tuyến được cập nhật tự động hoặc do người
dùng cập nhật.
Các phạm trù dùng trong định tuyến là:
9 Tính có thể được (Reachability) dùng cho các giao thức EGP như BGP.
9 Vectơ kkoảng cách (Vector-Distance) giữa nguồn và đích dùng cho RIP.

9
Trạng thái kết nối (Link state) như thông tin về kết nối dùng cho OSPF.
Nguyên tắc định tuyến:
Trong hoạt động định tuyến, người ta chia làm hai loại là định tuyến trực tiếp
và định tuyến gián tiếp. Định tuyến trực tiếp là định tuyến giữa hai máy tính nối với
nhau vào một mạng vật lý. Định tuyến gián tiếp là định tuyến giữa hai máy tính ở
các mạng vật lý khác nhau nên chúng phải thực hiện thông qua các Gateway.
Để
kiểm tra xem máy đích có nằm trên cùng một mạng vật lý với máy nguồn
không thì người gửi phải tách lấy địa chỉ mạng của máy đích trong phần tiêu đề của
gói dữ liệu và so sánh với phần địa chỉ mạng trong phần địa chỉ IP của nó. Nếu
trùng thì gói tin sẽ được truyền trực tiếp nếu không cần phải xác định một Gateway
để truyền các gói tin này thông qua nó để ra mạng ngoài thích hợp.
Hoạt
động định tuyến bao gồm hai hoạt động cơ bản sau:
9 Quản trị cơ sở dữ liệu định tuyến: Bảng định tuyến (bảng thông tin chọn
đường) là nơi lưu thông tin về các đích có thể tới được và cách thức để
tới được đích đó. Khi phần mềm định tuyến IP tại một trạm hay một cổng
truyền nhận được yêu cầ
u truyền một gói dữ liệu, trước hết nó phải tìm
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
11
trong bảng định tuyến, để quyết định xem sẽ phải gửi Datagram đến đâu.
Tuy nhiên, không phải bảng định tuyến của mỗi trạm hay cổng đều chứa
tất cả các thông tin về các tuyến đường có thể tới được. Một bảng định
tuyến bao gồm các cặp (N,G). Trong đó:
+ N là địa chỉ của IP mạng đích
+ G là địa chỉ cổng tiếp theo dọc theo trên đường truy
ền đến mạng N

Bảng 1.1 Minh hoạ bảng định tuyến của một cổng truyền
Đến Host trên mạng Bộ định tuyến Cổng vật lý
10.0.0.0 Direct 2
11.0.0.0 Direct 1
12.0.0.0 11.0.0.2 1
13.0.0.0 Direct 3
13.0.0.0 13.0.0.2 3
15.0.0.0 10.0.02 5
Như vậy, mỗi cổng truyền không biết được đường truyền đầy đủ để đi
đến đích. Trong bảng định tuyến còn có những thông tin về các cổng có
thể tới đích nhưng không nằm trên cùng một mạng vật lý. Phần thông
tin này được che khuất đi và được gọi là mặc định (default). Khi không
tìm thấy các thông tin về địa chỉ đích cần tìm, các gói dữ liệu được gửi
tớ
i cổng truyền mặc định.
9 Thuật toán định tuyến: Được mô tả như sau:
+ Giảm trường TTL của gói tin
+ Nếu TTL=0 thì
• Huỷ gói dữ liệu
• Gửi thông điệp ICMP báo lỗi cho thiết bị gửi.
+ Nếu địa chỉ đích là một trong các địa chỉ IP của các kết nối trên mạng
thì xử lý gói dữ liệu IP tại chỗ.
+ Xác định địa chỉ
mạng đích bằng cách nhân (AND) mặt nạ mạng
(Network Mask) với địa chỉ IP đích.
+ Nếu địa chỉ đích không tìm thấy trong bảng định tuyến thì tìm tiếp
trong tuyến đường mặc định, sau khi tìm trong tuyến đường mặc định
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
12

mà không tìm thấy các thông tin về địa chỉ đích thì huỷ bỏ gói dữ liệu
này và gửi thông điệp ICMP báo lỗi “mạng đích không đến được” cho
thiết bị gửi.
+ Nếu địa chỉ mạng đích bằng địa chỉ mạng của hệ thống, nghĩa là thiết
bị đích đến được kết nối trong cùng mạng với hệ thống, thì tìm địa chỉ
mức liên k
ết tương ứng với bảng tương ứng địa chỉ IP-MAC, nhúng
gói IP trong gói dữ liệu mức liên kết và chuyển tiếp gói tin trong
mạng.
+ Trong trường hợp địa chỉ mạng đích không bằng địa chỉ mạng của
hệ thống thì chuyển tiếp gói tin đến thiết bị định tuyến cùng mạng.
1.4.2 Phân loại định tuyến
1.4.2.1 Định tuyến tĩnh
Ở phương pháp này, thông tin định tuyến đượ
c cung cấp từ nhà quản trị
mạng thông qua các thao tác bằng tay vào trong cấu hình của Router. Nhà quản trị
mạng phải cập nhật bằng tay đối với các mục chỉ tuyến tĩnh này bất cứ khi nào topo
liên mạng bị thay đổi.
1.4.2.2 Định tuyến động
Ở phương pháp này, thông tin định tuyến được cập nhật một cách tự động.
Công việc này được thực hiện bởi các giao thức định tuyến đượ
c cài đặt trong
Router. Chức năng của giao thức định tuyến là định đường dẫn mà một gói tin
truyền qua một mạng từ nguồn đến đích. Ví dụ giao thức thông tin định tuyến RIP,
OSPF.
1.4.3 Các thuật toán định tuyến động
1.4.3.1 Định tuyến Vector khoảng cách
Định tuyến vector khoảng cách dựa trên thuật toán định tuyến Bellman Ford
là một phương pháp định tuyến đơn giản, hiệu quả và được sử dụng trong nhi
ều

giao thức định tuyến như RIP, OSPF.
Vector khoảng cách được thiết kế để giảm tối đa sự liên lạc giữa các Router
cũng như lượng dữ liệu trong bảng định tuyến. Bản chất của định tuyến vector
khoảng cách là một Router không cần biết tất cả các đường đi đến các phân đoạn
mạng, nó chỉ cần biết phải truyền một datagram được gán
địa chỉ đến một phân
đoạn mạng đi theo hướng nào. Khoảng cách giữa các phân đoạn mạng được tính
bằng số lượng Router mà datagram phải đi qua khi được truyền từ phân đoạn mạng
này đến phân đoạn mạng khác. Router sử dụng thuật toán vector khoảng cách để tối
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
13
ưu hoá đường đi bằng cách giảm tối đa số lượng Router mà datagram đi qua. Tham
số khoảng cách này chính là số chặng phải qua (hop count).
Định tuyến vector khoảng cách dựa trên quan niệm rằng một router sẽ thông
báo cho các router lân cận nó về tất cả các mạng nó biết và khoảng cách đến mỗi
mạng này. Một router chạy giao thức định tuyến vector khoảng cách sẽ thông báo
đến các router kế cận được kết nối trực tiếp vớ
i nó một hoặc nhiều hơn các vector
khoảng cách. Một vector khoảng cách bao gồm một bộ (network, cost) với network
là mạng đích và cost là một giá trị có liên quan nó biểu diễn số các router hoặc link
trong đường dẫn giữa router thông báo và mạng đích. Do đó cơ sở dữ liệu định
tuyến bao gồm một số các vector khoảng cách hoặc cost đến tất cả các mạng từ
router đó.
Khi một router thu được bản tin cập nhật vector kho
ảng cách từ router kế cận
nó thì nó bổ xung giá trị cost của chính nó (thường bằng 1) vào giá trị cost thu được
trong bản tin cập nhật. Sau đó router so sánh giá trị cost tính được này với thông tin
thu được trong bản tin cập nhật trước đó. Nếu cost nhỏ hơn thì router cập nhật cơ sở
dữ liệu định tuyến với các cost mới, tính toán một bảng định tuyến mới,nó bao gồm

các router kế cận vừa thông báo thông tin vector khoảng cách mới nh
ư next-hop.
Hình 1.7 Minh hoạ hoạt động của định tuyến vector khoảng cách

Hình 1.7 Định tuyến véc tơ khoảng cách
Router C thông báo một vecto khoảng cách (net1,1hop) cho mạng đích net1
được nối trực tiếp với nó. Router B thu được véc tơ khoảng cách này thực hiện bổ
sung cost của nó (1hop) và thông báo nó cho router A (net1,2hop). Nhờ đó router A
biết rằng nó có thể đạt tới net1 với 2 hop và qua router B.
Mặc dù định tuyến véc tơ khoảng cách đơn giản nhưng một số vấn
đề phổ
biến có thể xảy ra. Ví dụ liên kết giữa 2 router B và C bị hỏng thì router B sẽ cố
gắng tái định tuyến các gói qua router A vì router A theo một đường nào đó thông
báo cho router B một véc tơ khoảng cách là (net1,4hop). Router B sẽ thu véc tơ
khoảng cách này và gửi ngược lại cho router A véc tơ khoảng cách (net1,5hop).
Đây là sự cố đếm vô hạn có thể làm cho thời gian cần thiết để hội tụ kéo dài hơn.
Net1
Router C Router A Router B
(net1,1hop) (net1,2hop)
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
14
Giải pháp cho sự cố này được gọi là “trượt ngang” với nguyên tắc: không bao giờ
thông báo khả năng đạt tới một đích cho next-hop của nó. Như vậy router A sẽ
không bao giờ thông báo véc tơ khoảng cách (net1,4) cho router B vì router B là
next-hop của net1.
1.4.3.2 Định tuyến theo trạng thái liên kết
Định tuyến vector khoảng cách sẽ không còn phù hợp đối với một mạng lớn
gồm rất nhiều Router. Khi đó mỗi Router phải duy trì một mục trong bảng định
tuyến cho mỗi đích, và các mục này chỉ đơn thuần chứa các giá trị vector và hop

count. Router cũng không thể tiết kiệm năng lực của mình khi đã biết nhiều về cấu
trúc mạng. Hơn nữa, toàn bộ bảng giá trị khoảng cách và hop count phải được
truyền giữa các Router cho dù hầu hết các thông tin này không thực sự cần thiết
trao đổi giữa các Router.
Định tuyến trạng thái liên kết ra đời là đã khắc phụ
c được các nhược điểm
của định tuyến vector khoảng cách.
Bản chất của định tuyến trạng thái liên kết là mỗi Router xây dựng bên trong
nó một sơ đồ cấu trúc mạng. Định kỳ, mỗi Router cũng gửi ra mạng những thông
điệp trạng thái. Những thông điệp này liệt kê những Router khác trên mạng kết nối
trực tiếp với Router đang xét và trạng thái của liên kết. Các Router sử
dụng bản tin
trạng thái nhận được từ các Router khác để xây dựng sơ đồ mạng. Khi một Router
chuyển tiếp dữ liệu, nó sẽ chọn đường đi đến đích tốt nhất dựa trên những điều kiện
hiện tại.
Giao thức trạng thái liên kết đòi hỏi nhiều thời gian xử lí trên mỗi Router,
nhưng giảm được sự tiêu thụ băng thông bởi vì m
ỗi Router không cần gửi toàn bộ
bảng định tuyến của mình. Hơn nữa, Router cũng dễ dàng theo dõi lỗi trên mạng vì
bản tin trạng thái từ một Router không thay đổi khi lan truyền trên mạng (ngược
lại, đối với phương pháp vector khoảng cách, giá trị hop count tăng lên mỗi khi
thông tin định tuyến đi qua một Router khác).
Định tuyến trạng thái liên kết làm việc trên quan điểm rằng một router có thể
thông báo với mọi router khác trong mạng trạng thái c
ủa các tuyên được kết nối đến
nó, cost của các tuyến đó và xác định bất kỳ router kế cận nào được kết nối với các
tuyến này. Các router chạy một giao thức định tuyến trạng thái đường sẽ truyền bá
các gói trạng thái đường LSP (Link State Paket) khắp mạng. Một LSP nói chung
chứa một xác định nguồn, xác định kế cận và cost của tuyến giữa chúng. Các LSP
được thu bởi tất cả các router được sử dụ

ng để tạo nên một cơ sở dữ liệu cấu hình
của toàn bộ mạng. Bảng định tuyến sau đó được tính toán dựa trên nội dung của cơ
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
15
sở dữ liệu cấu hình. Tất cả các router trong mạng chứa một sơ đồ của cấu hình
mạng và từ đó chúng tính toán đường ngắn nhất (least-cost path) từ nguồn bất kỳ
đến đích bất kỳ. Giá trị gắn với các link giữa các router là cost của link đó. Các
router truyền bá các LSP đến tất cả các router khác trong mạng, nó được sử dụng để
xây dựng cơ sở dữ liệu trạng thái
đường. Tiếp theo, mỗi router trong mạng tính toán
một cây bắt nguồn từ chính nó và phân nhánh đến tất cả các router khác dựa trên
tiêu chí đường ngắn nhất hay đường có chi phí ít nhất.
1.4.3.3 Giao thức định tuyến RIP
RIP sử dụng một thuật toán Vector khoảng cách mà đường xác định đường
tốt nhất bằng sử dụng metric bước nhảy. Khi được sử dụng trong những mạng cùng
loại nhỏ, RIP là một giao thức hiệu quả và sự vậ
n hành của nó là khá đơn giản. RIP
duy trì tất cả bảng định tuyến trong một mạng được cập nhật bởi truyền những lời
nhắn cập nhật bảng định tuyến sau mỗi 30s. Sau một thiết bị RIP nhận một cập
nhật, nó so sánh thông tin hiện tại của nó với những thông tin được chứa trong
thông tin cập nhật.
Vào giữa năm 1988, IETF đã phát hành RFC 1058 mô tả hoạt động của hệ

thống sử dụng RIP. Tuy nhiên RFC này ra đời sau khi rất nhiều hệ thống RIP đã
được triển khai thành công. Do đó, một số hệ thống sử dụng RIP không hỗ trợ tất cả
những cải tiến của thuật toán vector khoảng cách cơ bản.
Các đặc tính chức năng cơ bản của RIP.
9 Sử dụng thuật toán định tuyến véc tơ khoảng cách.
9 Sử dụng tham số

host-count.
9 Các router broadcast toàn bộ cơ sở dữ liệu định tuyến 30s một lần.
9 Đường kính mạng cực đại mà RIP hỗ trợ là 15hop.
9 Nó không hỗ trợ VLSM (Variable Length Subnet Mask).
Hạn chế của RIP:
9 Giới hạn độ dài tuyến đường: Trong RIP, cost có giá trị lớn nhất được đặt
là 16. Do đó, RIP không cho phép một tuyến đường có cost lớn hơn 15.
Tức là, những mạng có kích thước lớn hơn 15 bước nh
ảy phải dùng thuật
toán khác. Lưu lượng cần thiết cho việc trao đổi thông tin định tuyến lớn.
9 Tốc độ hội tụ khá chậm
9 Không hỗ trợ mặt nạ mạng con có độ dài thay đổi (VLSM): Khi trao đổi
thông tin về các tuyến đường, RIP không kèm theo thông tin gì về mặt nạ
Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về mạng IP
Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT .
16
mạng con. Do đó, mạng sử dụng RIP không thể hỗ trợ mặt nạ mạng con
có độ dài thay đổi.
Giao thức thông tin định tuyến phiên bản 2 (RIP-2)
Tổ chức IETF đưa ra hai phiên bản RIP-2 để khắc phục những hạn chế của
RIP-1. RIP-2 có những cải tiến sau so với RIP:
9 Hỗ trợ CIDR và VLSM.
9 Hỗ trợ chuyển gói đa điểm.
9 Hỗ trợ nhậ
n thực.
9 Hỗ trợ RIP-1: RIP-2 tương thích hoàn toàn với RIP-1.
1.4.3.4 Giao thức OSPF
Giao thức OSPF là một giao thức cổng trong. Nó được phát triển để khắc
phục những hạn chế của giao thức RIP. Bắt đầu được xây dựng vào năm 1988 và
hoàn thành vào năm 1991, các phiên bản cập nhật của giao thức này hiện vẫn được

phát hành. Tài liệu mới nhất hiện nay của chuẩn OSPF là RFC 2328. OSPF có
nhiều tính năng không có ở các giao thức vector khoảng cách. Việ
c hỗ trợ các tính
năng này đã khiến cho OSPF trở thành một giao thức định tuyến được sử dụng rộng
rãi trong các môi trường mạng lớn. Trong thực tế, RFC 1812 (đưa ra các yêu cầu
cho bộ định tuyến IPv4) - đã xác định OSPF là giao thức định tuyến động duy nhất
cần thiết. Sau đây sẽ liệt kê các tính năng đã tạo nên thành công của giao thức này:
9 Cân bằng tải giữa các tuyến cùng cost: Việc sử
dụng cùng lúc nhiều tuyến
cho phép tận dụng có hiệu quả tài nguyên mạng.
9 Phân chia mạng một cách logic: điều này làm giảm bớt các thông tin phát
ra trong những điều kiện bất lợi. Nó cũng giúp kết hợp các thông báo về
định tuyến, hạn chế việc phát đi những thông tin không cần thiết về
mạng.
9 Hỗ trợ nhận thực: OSPF hỗ trợ nhận thực cho tất cả các node phát thông
tin qu
ảng cáo định tuyến. Điều này hạn chế được nguy cơ thay đổi bảng
định tuyến với mục đích xấu.
9 Thời gian hội tụ nhanh hơn: OSPF cho phép truyền các thông tin về thay
đổi tuyến một cách tức thì. Điều đó giúp rút ngắn thời gian hội tụ cần
thiết để cập nhật thông tin cấu hình mạng.
9 Hỗ trợ CIDR và VLSM: Điều này cho phép nhà quản trị m
ạng có thể
phân phối nguồn địa chỉ IP một cách có hiệu quả hơn.