02 routing protocol khai niem phan loai

Cácgiaothứcđịnhtuyến
Kháiniệm,phânloại

PGS.TrươngDiệuLinh
BộmônTruyềnthông&MạngmáyJnh

1/25/16

1


Mụclục
Ø Địnhtuyến
Ø Phânloạicácgiaothứcđịnhtuyến
Ø Cácgiảithuậtđịnhtuyến
Ø Kếtluận


1/25/16

2


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
•  Chứcnăngchínhcủatầngmạng(networklayer)làvậnchuyểndữ
liệugiữacáccặpnútkhôngliềnkề.Từđócó2nhiệmvụ:
–  chọnđườngchocácdữliệugiữacácmáy/thiếtbịđầucuối..
–  Chuyểnjếpdữliệutheođườngđiđãchọn.

•  Việcchọnđườngđượcthựchiệnbởicácroujngprotocol

–  RoujngprotocolJnhđườngđibằngcácthuậttoánchọnđường
–  KếtquảJnhtoánđượclưutrongcácrouterphụcvụquátrìnhchuyển
jếpdữliệujếptheo.

•  Việcchuyểnjếpdữliệuđượcthựchiệnbởicácroutedprotocol

–  Chuyểnjếpdữliệugiữacáccổngcủaroutertheođườngđiđãđược
xácđịnhởtrên

•  ĐịnhtuyếnđượcnghiêncứutrongmạngmáyJnh,viễnthông,giao
thôngvậntảicũngnhưtrongcácbàitoánphânphốitàinguyênnói
chung.

1/25/16

3


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
•  Giao thức được định tuyến (routed
protocol)

Hình 1: Giao thức được định tuyến, IP protocol
1/25/16

4


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
•  Giao thức được định tuyến (routed protocol)

–  Mộtgiaothứcđượcđịnhtuyếnchuyểnjếpdữliệumà
khôngcầnquantâmđếnđườngđitổngthểtừnguồnđến
đích,
–  Giaothứcđãđượcđịnhtuyếncungcấpđịnhnghĩakhuôn
dạngvàmụcđíchcủacáctrườngcótrongmộtgóijn,
–  TheInternetProtocol(IP)vàNovellInternetworkPacket
Exchange(IPX)làcácgiaothứcđượcđịnhtuyến.Mộtsố
cácgiaothứcđượcđịnhtuyếnkhácnhưlàDECnet,
AppleTalk,BanyanVINES,vàXeroxNetworkSystems(XNS).

1/25/16

5


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
•  Giao thức định tuyến (routing protocol)

Hình 2: Giao thức định tuyến, RIP, IGRP
1/25/16

6


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
•  Giao thức định tuyến (routing protocol)

–  Giaothứcđịnhtuyếnđượcdùngtrongkhithựchiệngiải
thuật/thuậttoánđịnhtuyếnđểtraođổithôngjngiữacác
mạng,chophépcácrouterxâydựngbảngđịnhtuyếnmột

cáchlinhhoạt.
•  Thuthậpthôngjnmạng:topo,tàinguyên
•  TraođổidữliệugiữacácnúttrongquátrìnhJnhtoánđườngđi
•  Thiếtlậpbảnđịnhtuyến

–  Cácgiaothức/giảithuậtđịnhtuyếnđượcthựcthibởicác
router,
–  Mộtsốvídụvềcácgiaothứcđịnhtuyếntrênmạng
InternetlàRIP,IGRP,OSPF,BGP,vàEIGRP.
–  Mộtsốvídụvềcácgiaothứcđịnhtuyếntrênmạngmobile
wirelessadhocnetworkslàAODV,DSR,OLSR.
1/25/16

7


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u Giao thức định tuyến (routing protocols)

Hình 3: Định tuyến trên mạng ad hoc
1/25/16

8


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u Giao thức định tuyến – Quy trình tìm
đường (Path Determination)

Hình 4: Quy trình tìm đường khi máy A gửi tin máy C

1/25/16

9


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u Giao thức định tuyến – Quy trình tìm
đường (Path Determination)

Hình 5: Quy trình tìm đường
1/25/16

10


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u Giao thức định tuyến – Quy trình chuyển
tiếp

Hình 6: Quy trình tìm đường trong IP
1/25/16

11


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u Thiết bị định tuyến, routers:
ü Router, hay thiết bị định tuyến hoặc bộ định tuyến, là
một thiết bị mạng máy tính để thực thi các giải thuật/
giao thức định tuyến để chuyển các gói dữ liệu qua

một liên mạng và đến các đầu cuối,
ü Một router có thể nối với 2 hoặc nhiều hơn các
đường nối liên mạng,
ü Khi một gói tin đến từ một đường nối liên mạng,
router sẽ đọc các thông tin địa chỉ trên gói tin để xác
định thiết bị đích,
ü Router sẽ sử dụng các thông tin trong bảng định
tuyến hoặc routing policy của giao thức định tuyến để
đưa gói tin tới đích hoặc router chuyển tiếp,
1/25/16

12


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u Thiết bị định tuyến - Mô hình chức năng
của routers:

Hình 8: Mô hình chức năng của routers
1/25/16

13


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u Thiết bị định tuyến - Mô hình chức năng của routers:
ü Packet Forwarding: Khi nhận được gói tin tới, router sẽ
kiểm tra gói tin xem có lỗi không? Nếu không lỗi, kiểm tra
header của gói tin để lấy địa chỉ thiết bị đích và tìm kiếm
trong bảng định tuyến để đưa ra quyết định chuyển tiếp gói

tin.
ü Routing Protocol Message Processing: Xử lý các gói tin
liên quan tới giao thức/ giải thuật định tuyến nếu có bất cứ
sự thay đổi nào trong topology mạng để cập nhật lại bảng
định tuyến.
ü Specialized Services (dịch vụ riêng): Trong một số
trường hợp routers có thể được trang bị thêm một số dịch
vụ riêng để theo dõi/ quản trị mạng. Ví dụ như dịch vụ ACL
(Access List Control) của Cisco IOS.

1/25/16

14


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u Bảng định tuyến (routing tables):

Hình 9: Ví dụ về bảng định tuyến
1/25/16

15


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u Bảng định tuyến (routing tables): Routers sử dụng các
giao thức định tuyến để xây dựng, cập nhật và duy trì
thông tin trong bảng định tuyến, các thông tin trong bảng
định tuyến phụ thuộc vào giao thức định tuyến sử dụng,
thông thường gồm có:

ü  Protocol type - đặc tả giao thức định tuyến sử dụng để xây
dựng mỗi phần tử trong bảng định tuyến,
ü  Next-hop associations - Thông tin về router kế tiếp khi sử dụng
chức năng chuyển tiếp gói tin.
ü  Routing metric được sử dụng làm đơn vị cho tiêu chí định
tuyến, các giao thức định tuyến khác nhau thì sử dụng metric
khác nhau. Ví dụ RIP thì sử dụng hop count làm đơn vị định
tuyến duy nhất. IGRP sử dụng băng thông, tải, trễ, và đơn vị tin
cậy để tạo ra một đơn vị định tuyến riêng của mình.
1/25/16

16


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u  Bảng định tuyến (routing tables):
ü  Bảng định tuyến trên Linux được xem bởi lệnh netstat –rn, trên Cisco IOS thì dùng lệnh show ip
route.

Hình 10: Ví dụ về bảng định tuyến trên Linux & Cisco IOS
1/25/16

17


Địnhtuyến–Nhữngkháiniệmcơbản
u Đơn vị tiêu chí định tuyến (routing metric):
ü Bandwidth (Băng thông)
ü Delay (Trễ): Thời gian tối đa để gửi một gói tin trên một
đường dẫn giữa 2 thiết bị đầu cuối,

ü Load (Tải): Tần suất hoạt động của tài nguyên mạng nào
đó, ví dụ router hay đường dẫn mạng,
ü Reliability (độ tin cậy): Thường được đánh giá bằng khả
năng chịu lỗi trên một đường dẫn mạng,
ü Hop count: số lượng bước trung chuyển từ nguồn tới
đích,
ü Ticks: độ trễ của gói tin sử dụng IBM PC clock ticks. Một
tick xấp xỉ 1/18 giây,
ü Cost: chi phí, thông thường dựa trên dung lượng/ lưu
lượng dữ liệu gửi qua routers.
1/25/16

18


Yêucầuvềgiaothứcđịnhtuyến
u  Cơ sở thiết kế các giao thức định tuyến:
ü  Optimization (Tối ưu): Đường đi của gói tin phải được tối ưu
hóa dựa trên các đơn vị định tuyến được lựa chọn.
ü  Simplicity & low overhead (Đơn giản và chi phí điều khiển
thấp): Các giao thức đinh tuyến được thiết kế đơn giản, hiệu quả
sẽ mang lại chi phí tính toán thấp, tối ưu hóa bộ nhớ sử dụng sẽ
rất hiệu quả khi mạng vận hành có quy mô lớn.
ü  Robustness & stability: các giao thức định tuyến phải được
thiết kế với sự ổn định cao
ü  Flexibility (mềm dẻo): các giao thức định tuyến phải được thiết
kế một cách mềm dẻo, linh hoạt để thích ứng nhanh với sự thay
đổi topology hay các đặc tính riêng của mạng (băng thông, trễ,
link-state, etc)
ü  Rapid convergence: các giao thức định tuyến phải được thiết

kế để quá trình tìm đường nhanh chóng hội tụ.

1/25/16

19


Phân loại các giao thức định tuyến
u Phân loại theo cách xây dựng: Định tuyến tĩnh vs. định
tuyến động
u Phân loại theo giải thuật định tuyến: Distance vector,
link state …
u Phân loại theo phạm vi: Định tuyến nội vùng, liên vùng
u Phân loại theo hình thức tính toán: Đinh tuyến nguồn
vs. định tuyến hop-by-hop
u Phân loại theo đích: Anycast, broadcast, multicast,
unicast
u Phân loại theo mạng: Định tuyến cho mạng quang,
mạng sensor, mạng di động
u Phân loại theo chất lượng: Định tuyến có dự phòng,
định tuyến đảm bảo băng chất lượng dịch vụ v.v…
1/25/16

20


Phân loại các giao thức định tuyến
u Trên mạng IP, thông thường có 2 loại định tuyến phổ
biến:
ü Static routing (định tuyến tĩnh):

ü thông tin đường đi được thiết lập cố định trên các bảng định
tuyến,
ü không có khả năng tự cập nhật.
ü Thường được xây dựng thủ công

ü Dynamic routing (định tuyến động):
ü Bảng định tuyến được xây dựng một cách tự động bằng các
giao thức định tuyến,
ü Bảng định tuyến được cập nhật tự động khi trạng thái mạng
thay đổi
•  Định tuyến động chiếm ưu thế trên Internet,

ü Quản trị mạng thường kết hợp cả định tuyến tĩnh và động.

1/25/16

21


Phân loại các giao thức định tuyến
u Ví dụ về định tuyến tĩnh (static routing):

Hình 11: Ví dụ về định tuyến tĩnh
1/25/16

22


Phân loại các giao thức định tuyến
u Ví dụ về định tuyến tĩnh (static routing):

Hình 12: Ví dụ về định tuyến tĩnh
1/25/16

23


Phân loại các giao thức định tuyến
u Cấu hình định tuyến tĩnh trên Cisco IOS:

Hình 13: Các lệnh để theo dõi bảng định tuyến trên Cisco IOS

1/25/16

24


Phân loại các giao thức định tuyến
u Cấu hình định tuyến tĩnh trên Cisco IOS:

Hình 14: Các lệnh để quản lý bảng định tuyến trên Cisco IOS
1/25/16

25