ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG máy TÍNH

Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ THÔNG TIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MÁY TÍNH

Giảng viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN HỮU PHÁT
Sinh viên thực hiện

: ĐẶNG DUY ĐÔNG

Lớp

: K12A

Khóa

: 2009-2013

Hà nội, tháng 6 năm 2013

SVTH:Đặng Duy Đông

0

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát

Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

Lời cảm ơn
Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong trường Viện Đại học Mở nói chung và các thầy cô giáo trong khoa
Công nghệ Thông tin, bộ môn Hệ thống Thông Tin nói riêng đã tận tình giảng dạy,
truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS. Nguyễn Hữu Phát, thầy đã tận tình
giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ
ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc,
hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công
tác sau này.
Ngày 20 tháng 05 năm 2013
Sinh viên thực hiện

Đặng Duy Đông

SVTH:Đặng Duy Đông

1

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính
Mẫu số 10

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên giáo viên hớng dẫn: ........................................................ ……….................
Họ và tên sinh viên: ....................................................... Ngày sinh:.............................
Lớp:............................... Khóa: ............................Ngành học:......................................
1. Tên đề tài tốt nghiệp:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Các số liệu ban đầu:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Nội dung các phần lý thuyết và tính toán:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Các bản vẽ và đồ thị:
...........................................................................................................................................
Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : ........................................................................................

Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế: ..........................................................................

CHỦ NHIỆM KHOA

GIÁO VIÊN HỚNG DẪN

SINH VIÊN ĐÃ HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN

SVTH:Đặng Duy Đông

2

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

SVTH:Đặng Duy Đông

3

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

CÁC THUẬT NGỮ SỬ DỤNG
Lan Local Area Network - mạng máy tính cục bộ ......................................................1
Net net work - mạng lưới, hệ thống mạng .................................................................1
Utp: Unshielded twisted pair - cáp xoắn không được bảo vệ ........................................2
Com: communication - cổng nối tiếp ............................................................................3
BNC - đầu nối giao diện ..............................................................................................3
OSI: Open Systems Interconnection Reference Mode - Mô hình tham chiếu kết nối các
hệ thống mở .................................................................................................................. 6
CPU: Central Processing Uni t- đơn vị xử lí trung tâm .................................................7
ROM: Read-Only Memory - Bộ nhớ chỉ đọc ..............................................................7
RAM: Random Access Memory.- bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên ...................................7
NVRAM: Non-Volatile Random Access Memory – bộ nhớ không bị mất dữ liệu khi
mất điện....................................................................................................................... 7
WAN: wide area network - Mạng diện rộng WAN

..................................................8

FTP: File Transfer Protocol - Giao thức truyền tập tin ...............................................10
SMTP: Simple Mail Transfer Protocol - giao thức truyền tải thư tín đơn giản ...........10
DNS: Domain Name System- Hệ thống tên miền ......................................................10
DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol - giao thức cấu hình động máy chủ ....9
ICMP: Internet Control Message Protocol-giao thức điều khiển gói tin .....................12
IP : Internet Protocol - giao thức kết nối không liên kết .............................................12
ARP: giao thức phân giải địa chỉ................................................................................13
TTL: time to live - thời gian duy trì ...........................................................................20
CRC: Cyclic Redundancy Check - mã phát hiện lỗi .................................................20

SVTH:Đặng Duy Đông

4

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU SỬ DỤNG
Hình 1.1 Sơ đồ mạng LAN............................................................................................1
Hình 1.2 Mạng Lan đấu kiểu BUS.................................................................................2
Hình 1.3 Mạng Lan đấu kiểu Ring.................................................................................4
Hình 1.4 Mạng Lan đấu kiểu STAR...............................................................................5
Hình 2.1 Mô hình OSI...................................................................................................6

Hình 2. 2 Router............................................................................................................6
Hình 2.3 Máy chủ..........................................................................................................8
Hình 3.1 Mối quan hệ giữa giao thức IP với giao diện mạng và các giao thức khác....13
Hình 3.2 Quy hoạch địa chỉ HOST..............................................................................14
Hình 3.3 Địa chỉ IP.....................................................................................................15
Hình 3.4 Các lớp địa chỉ IP..........................................................................................16
Hình 4.1 Xử lý tại lớp IP..............................................................................................21
Hình 4.2 Bảng định tuyến............................................................................................22
Hình 4.3 Sự xác định đường dẫn.................................................................................23
Hình 4.4 Bảng định tuyến............................................................................................25
Hình 4.5 Giao tiếp router.............................................................................................26
Hình 4.6 Định tuyến động có thể thích nghi với sự thay đổi topo...............................28
Hình 4.7 Khoảng cách trong các đơn vị đo lường........................................................29
Hình 4.8 Các thành phần đo lường định tuyến.............................................................29
Hình 4.9 Mạng ví dụ....................................................................................................32
Hình 4.10 Mạng ví dụ...............................................................................................35
Hình 4.11 Cách mô tả LAN........................................................................................39
Hình 4.12 Mạng ví dụ..................................................................................................40
Hình 4.13 Mạng ví dụ.................................................................................................41
Hình 4.14 Thông báo trạng thái liên kết – LSA...........................................................42
Hình 5.1 Tốc độ hội tụ thấp dẫn tới định tuyến vòng..................................................48
Hình 5.2 Đồ thị cây và đồ thị có vòng.......................................................................50
Hình 5.3a Chuyển bảng định tuyến cho Router...........................................................52
Hình 5.3b Bảng định tuyến của các Router..................................................................52
SVTH:Đặng Duy Đông

5

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát

Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

Hình 5.4 Cây đường ngắn nhất tới các node................................................................53
Hình 5.5 Mạng ví dụ..................................................................................................54
Hình 5.6 Mạng ví dụ..................................................................................................56
Hình 5.7 Màn hình làm việc của phần mềm Visual C++.............................................61
Hình 5.8 Tạo dự án mới...............................................................................................61
Hình 5.9 Tạo dự án mới...............................................................................................62
Hình 5.10 Chèn file chứa mã code cài đặt thuật toán Dijkstra.....................................62
Hình 5.11 Chèn file có đuôi .cpp.................................................................................63
Hình 5.12 Chèn thành công mã code cài đặt thuật toán Dijkstra..................................63
Hình 5.13 Chạy thuật toán...........................................................................................64
Hình 5.14 Thuật toán chạy thành công........................................................................65
Hình 5.15 Mở khung làm việc cmd..............................................................................66
Hình 5.16 Khung cmd cho biết khoảng cách giữa các node........................................66
Hình 5.17 Sơ đồ khoảng cách giữa các node...............................................................67
Hình 5.18 Chọn đỉnh gốc là đỉnh O.............................................................................67
Hình 5.19 Sơ đồ mô tả đường đi từ node O.................................................................68
Hình 5.20 Chọn đỉnh tiếp theo là đỉnh 3......................................................................68
Hình 5.21 Sơ đồ mô tả đường đi từ node 3..................................................................69
Hình 5.22 Chọn đỉnh tiếp theo là đỉnh 1......................................................................69
Hình 5.23 Sơ đồ mô tả đường đi từ node 1..................................................................70
Hình 5.24 Chọn đỉnh tiếp theo là đỉnh 4......................................................................70
Hình 5.25 Sơ đồ mô tả đường đi từ node 4..................................................................71
Hình 5.26 Sơ đồ mô tả đường đi ngắn nhất từ đỉnh gốc O tới đỉnh đích 2...................71
Bảng 2.1 Một số thành phần khác trong kiến trúc mạng máy tính...............................11
Bảng 3.1 Xác định khoảng lớp địa chỉ IP biểu diễn bằng số thập phân.......................17

Bảng 4.1 Code của các node tại các thời điểm.............................................................33
Bảng 4.2 Code của các node tại các thời điểm.............................................................34
Bảng 4.3 Code của các node tại các thời điểm............................................................36
Bảng 4.4 So sánh Link – State và Distance - vector....................................................45
SVTH:Đặng Duy Đông

6

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

Mục Lục
Chương 1: Giới thiệu về mạng máy tính ( LAN )......................................................1
1.1 Giới thiệu................................................................................................................. 1
1.2 Các kiểu đấu mạng...................................................................................................2
Chương 2 : Kiến trúc của mạng máy tính..................................................................6
2.1.Thiết bị đầu cuối......................................................................................................6
2.3 Máy chủ................................................................................................................... 8
2.4 Các thành phần khác..............................................................................................11
Chương 3 Tổng quan về giao thức IP.......................................................................12
3.1 Giao thức IP..........................................................................................................12
3.2 Giao diện với các giao thức ở lớp trên và lớp dưới................................................13
3.3 Địa chỉ IP..............................................................................................................14
Chương 4 Định tuyến IP............................................................................................18
4.1 Các đặc tính của định tuyến IP...............................................................................18
4.2 Kĩ thuật định tuyến trong mạng IP........................................................................23

4.2.1 Định tuyến tĩnh..................................................................................................27
4.2.2 Định tuyến động.................................................................................................27
4.4 Các loại giao thức định tuyến.................................................................................30
4.4.1 Định tuyến theo vec-tơ khoảng cách ( Distance-vector)....................................30
4.4.2 Định tuyến theo trạng thái liên kết (Link-state).................................................37
4.4.3 So sánh Distance-vector và Link-state...............................................................45
Chương 5: Các thuật toán chọn đường....................................................................46
5.1 Giới thiệu...............................................................................................................46
5.2 Thuật toán tìm đường ngắn nhất...........................................................................49
5.2.1) Thuật toán Bellman-Ford...................................................................................51
5.2.2) Thuật toán Dijkstra............................................................................................57
5.2.3 So sánh với thuật toán Dijkstra...........................................................................60
5.2.4 Mô phỏng thuật toán Dijkstra............................................................................60
Tài liệu tham khảo.....................................................................................................72
Phụ lục........................................................................................................................ 73
SVTH:Đặng Duy Đông

7

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

Chương 1: Giới thiệu về mạng máy tính ( LAN )

1.1 Giới thiệu
LAN là viết tắt của Local Area Network (Mạng cục bộ) kết nối các máy

tính cá nhân và các máy tính khác trong phạm vi một khu vực hạn chế được nối
với nhau bằng các dây cáp chất lượng tốt sao cho những người sử dụng có thể
trao đổi thông tin, dùng chung các thiết bị ngoại vi, và sử dụng các chương trình
cũng như các dữ liệu đã được lưu trữ trong một máy tính dành riêng gọi là máy
dịch vụ tệp (file).
Mạng LAN có nhiều quy mô và mức độ phức tạp khác nhau, nó có thể chỉ
liên kết vài ba máy tính cá nhân và dùng chung một thiết bị ngoại vi đắt tiền như
máy in lazer chẳng hạn. Các hệ thống phức tạp hơn thì có máy tính trung tâm
(Máy chủ Server) cho phép những người dùng trao đổi thông tin với nhau và
thâm nhập vào các cơ sở dữ liệu dùng chung.

Hình 1.1 Sơ đồ mạng LAN
+ Phạm vi ứng dụng của mạng LAN thường được sử dụng để kết nối các
máy tính trong gia đình, trong một phòng Game, phòng NET, trong một toà nhà
của Cơ quan, Trường học.
+ Cự ly của mạng LAN giới hạn trong phạm vi có bán kính khoảng 100m
để có tín hiệu tốt (giới hạn của cáp mạng là 100m cho loại cáp mạng CAT
SVTH:Đặng Duy Đông

1

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

5 UTP: là cáp được dùng phổ biến nhất, bởi tín hiệu bị suy hao trên đường
truyền nên không thể đi xa hơn tuy nhiên ta có thể sử dụng các thiết bị để

khuếch đại và định thời lại tín hiệu, giúp tín hiệu có thể truyền dẫn đi xa hơn
giới hạn này điển hình la Repeater. Repeater là một thiết bị ở lớp 1 (Physical
Layer) trong mô hình OSI. Repeater có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lý ở đầu
vào và cung cấp năng lượng cho tín hiệu ở đầu ra để có thể đến được những
chặng đường tiếp theo trong mạng. Điện tín, điện thoại, truyền thông tin qua sợi
quang… và các nhu cầu truyền tín hiệu đi xa đều cần sử dụng Repeater..)
+ Các máy tính có cự ly xa hơn thông thường người ta sử dụng mạng
Internet để trao đổi thông tin.
Các mạng LAN thường có đặc điểm sau:
+ Băng thông lớn có khả năng chạy các ứng dụng trực tuyến như xem
phim, hội thảo qua mạng
+ Quản trị đơn giản.
+ Kích thước mạng bị giới hạn bởi các thiết bị.
+ Chi phí các thiết bị mạng LAN tương đối rẻ.
1.2 Các kiểu đấu mạng
a) Mạng LAN đấu kiểu BUS

Hình 1.2 Mạng Lan đấu kiểu BUS
- Với kiểu BUS các máy tính được nối với nhau thông qua một trục cáp, ở
hai đầu trục cáp có các Terminador đánh dấu điểm kết thúc đường trục, mỗi máy
tính được nối với đường trục thông qua một Transceptor ( điểm thu phát tín hiệu
nối giữa các host)
+ Backbone là một mạng tốc độ cao kết nối các mạng có tốc độ thấp hơn.
Một công ty sử dụng mạng backbone để kết nối các mạng LAN có tốc độ thấp

SVTH:Đặng Duy Đông

2

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát

Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

hơn. Mạng backbone Internet được xây dựng bởi các mạng tốc độ cao kết nối
các mạng tốc độ cao. Nhà cung cấp Internet hoặc kết nối trực tiếp với mạng
backbone Internet, hoặc một nhà cung cấp lớn hơn.
+ Terminador là một cổng nối tiếp (COM), là đầu nối giao diện BNC được
dùng để Đầu – Cuối cho một phân đoạn mạng cáp đồng trục mỏng(10 Base-2).
Về chế tạo, Terminator như là 1 điện trở có trở kháng 50 Ohm có tác dụng ngăn
trở tín hiệu dữ liệu vượt qua giới hạn cho phép là hai đầu của cáp mạng. Cố thể
hiểu nôm na là: mỗi đoạn mạng có 2 đầu được canh giữ bởi 2 Terminator , tín
hiệu trong mạng chạy đi chạy lại trên đoạn cáp mạng đồng trục hoặc được tiếp
nhận bởi 1 trạm làm việc nào đó chứ không thể chạy quá đà và bị hất văng ra
bên ngoài được.
+Ưu điểm: tiết kiệm được chi phí dây cáp
+Nhược điểm: mạng này cho tốc độ chậm hơn so với mạng đấu kiểu Ring
và Star vì khi đấu theo kiểu Bus, một trạm truyền dữ liệu, tín hiệu được “ truyền
trên cả hai chiều” của đường truyền theo từng gói một, mỗi gói đều phải mang
địa chỉ trạm đích. Các trạm khi thấy dữ liệu đi qua nhận lấy, kiểm tra, nếu đúng
với địa chỉ của mình thì nó nhận lấy còn:” nếu không phải thì bỏ qua”.
+ Khi trên đường cáp có sự cố thì tùy từng vị trí xảy ra sự cố mà 1host
hoặc cả mạng sẽ xảy ra lỗi.
+ Khi có sự cố rất khó kiểm tra phát hiện lỗi vì tất cả các host đều được
nối với nhau thông qua 1 trục cáp nên khi 1host lỗi thì có thể sự cố đang ở rất xa
host mà gần host khác hơn.
>> Do mạng này có nhiều nhược điểm nên trong thực tế ít được sử dụng
b) Mạng LAN đấu kiểu RING (kiểu vòng)

SVTH:Đặng Duy Đông

3

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

Hình 1.3 Mạng Lan đấu kiểu Ring
Mạng đấu kiểu RING
- Với kiểu RING các máy tính được nối với nhau trên một trục khép kín,
mỗi máy tính được nối với đường trục thông qua một Transceptor.
- Ưu điểm:
+ Ưu điểm của mạng này là tiết kiệm được dây cáp, tốc độ có nhanh hơn
kiểu BUS vì các máy tính được liên kết với nhau thành một vòng tròn theo
phương thức "một điểm - một điểm ", qua đó mỗi một trạm có thể nhận và
“truyền dữ liệu theo vòng một chiều” và dữ liệu được truyền theo từng gói một.
Mỗi gói dữ liệu đều có mang địa chỉ trạm đích, mỗi trạm khi nhận được một gói
dữ liệu nó kiểm tra nếu đúng với địa chỉ của mình thì nó nhận lấy còn “nếu
không phải thì nó sẽ phát lại cho trạm kế tiếp, cứ như vậy gói dữ liệu đi được
đến đích”.
- Nhược điểm:
+ Khi có sự cố trên đường dây rất khó phát hiện điểm xảy ra lỗi
+ Tốc độ vẫn bị chậm
+ Khi trên đường cáp có sự cố thì toàn bộ mạng sẽ ngưng hoạt động
>> Do mạng này có nhiều nhược điểm nên trong thực tế ít được sử dụng

Mạng LAN đấu kiểu STAR (kiểu hình sao)

SVTH:Đặng Duy Đông

4

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

Hình 1.4 Mạng Lan đấu kiểu STAR
- Mạng LAN đấu theo kiểu hình sao cần có một thiết bị trung gian như Hub
hoặc Switch, các máy tính được nối với thiết bị trung gian này. (hiện nay chủ
yếu là sử dụng Switch)
 Ưu điểm:
+ Khi cáp mạng bị đứt thì thông thường chỉ làm hỏng kết nối của một máy,
các máy khác vẫn hoạt động được.
+ Khi có lỗi mạng, ta dễ dàng kiểm tra sửa chữa.
+ Mạng đấu kiểu hình sao STAR cho tốc độ nhanh nhất vì tất cả các trạm
được nối vào một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và
chuyển tín hiệu đến trạm đích với phương thức kết nối là phương thức "một
điểm - một điểm ". Thiết bị trung tâm hoạt động giống như một tổng đài cho
phép thực hiện việc nhận và truyền dữ liệu từ trạm này tới các trạm khác


Nhược điểm:

+ Kiểu dấu mạng này có chi phí dây mạng và thiết bị trung gian tốn kém hơn.


Do mạng hình sao có nhiều ưu điểm nổi bật nên nó được sử dụng

rộng rãi trong thực tế
Chương 2 : Kiến trúc của mạng máy tính
2.1.Thiết bị đầu cuối
Các thiết bị đầu -cuối (end system) là các thiết bị tham gia vào mạng để
khai thác các tài nguyên chung như là máy tính, máy in, điện thoại.... Người ta

SVTH:Đặng Duy Đông

5

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

cũng dùng một thuật ngữ khác để gọi thiết bị đầu-cuối trong mạng : host, host
được định nghĩa là một máy tính chạy phần mềm của người sử dụng, đặt trong
mạng để chia sẻ tài nguyên trên mạng. Mỗi host hình thành một nút của mạng.

Hình 2.1 Mô hình OSI
Mô hình kết nối hệ thống mở (OSI) có bảy lớp các lớp được xếp chồng
lên nhau theo cách này:
Ứng dụng ( application )

Bản trình bày ( presentation )
Phiên làm việc (session)
Giao vận (transport )
Mạng (network)
Liên kết dữ liệu( datalink)
Vật lý (physical)
2.2 Thiết bị định tuyến (router)

Hình 2. 2 Router
Bộ định tuyến (Router ) là một thiết bị mạng máy tính được thiết kế đặc
biệt để đảm đương được vai trò sử lý truyền tải thông tin trên mạng. Nó được
thiết kế bao gồm các phần tử không thể thiếu như CPU, bộ nhớ ROM, RAM,
các BUS dữ liệu, hệ điều hành.

SVTH:Đặng Duy Đông

6

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

Các phần tử khác tuỳ theo nhu cầu sử dụng có thể có hoặc không bao gồm
trong giao tiếp, các module và tính năng đặc biệt của hệ điều hành.
+ ROM : Chứa các chương trình tự động kiểm tra và có thể có các thành
phần cơ bản nhất cho bộ định tuyến có thể thực thi được một số hoạt động tối
thiểu ngay cả khi không có hệ điều hành hay hệ điều hành bị hỏng.

+ RAM : Giữ các bảng định tuyến, các vùng đệm, tập tin cấu hình khi
chạy, các thông số đảm bảo hoạt động của bộ định tuyến khác
+ NVRAM (None-volatile RAM): là nơi chứa file cấu hình khởi động
(Startup-Configure ), không bị mất thông tin khi mất nguồn. File Startup-Config
được lưu trong này để đảm bảo khi khởi động lại, cấu hình của Router sẽ được
tự động đưa về trạng thái đã lưu giữ trong file. Vì vậy, phải thường xuyên lưu
giữ file running-config + Flash : là thiết bị nhớ / lưu trữ có khả năng xoá và ghi
được, không mất dữ liệu khi cắt nguồn. Hệ điều hành của bộ định tuyến được
chứa ở đây. Tuỳ thuộc các bộ định tuyến khác nhau hệ điều hành sẽ được chạy
trực tiếp từ Flash hay được bung ra RAM trước khi chạy. Tập tin cấu hình cũng
có thể được lưu trữ trong Flash.
+ Khi khởi động router sẽ tự đọc ROM để nạp IOS trước khi nạp file
Startup-Config trong NVRAM.
+ Hệ điều hành (IOS): đảm đương hoạt động của bộ định tuyến. Hệ điều
hành của các bộ định tuyến khác nhau có các chức năng khác nhau. Mỗi bộ định
tuyến có thể chạy rất nhiều hệ điều hành khác nhau tuỳ thuộc vào nhu cầu sử
dụng cụ thể, các chức năng cần thiết phải có của bộ định tuyến và các thành
phần phần cứng có trong bộ định tuyến.
Các giao tiếp: bộ định tuyến có nhiều giao tiếp trong đó chủ yếu bao
gồm:
- Giao tiếp WAN (hay còn gọi cổng serial): đảm bảo cho các kết nối diện
rộng thông qua các phương thức truyền thông khác nhau như leased-line, Frame
Relay, X.25, ISDN, ATM, xDSL… Các giao tiếp WAN cho phép bộ định tuyến
SVTH:Đặng Duy Đông

7

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát

Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

kết nối theo nhiều các giao diện và tốc độ khác nhau: V.35, X.21, G.703, E1, E3,
cáp quang v.v…
- Giao tiếp LAN: đảm bảo cho các kết nối mạng cục bộ, kết nối đến các
vùng cung cấp dịch vụ trên mạng. Các giao tiếp LAN thông dụng: Ethernet,
FastEthernet, GigaEthernet…
-Cổng console: được sử dụng để cấu hình trực tiếp bộ định tuyến. Tốc độ
dữ liệu dùng cho cấu hình bằng máy tính qua cổng COM là 9600b/s. Giao diện
của cổng này là RJ45.
- Cổng AUX: được sử dụng để quản lý và cấu hình cho bộ định tuyến
thông qua modem dự phòng cho cổng Console. Giao diện ra của cổng này cũng
là RJ45.
2.3 Máy chủ

Hình 2.3 Máy chủ
Máy chủ (server) là 1 máy tính được nối mạng, có giao thức IP( internet
protocol) tĩnh, có năng lực xử lý cao và trên máy đó người ta cài đặt các phần
mềm để phục vụ cho các máy tính khác (máy trạm) truy nhập đê yêu cầu cung
cấp các dịch vụ và tài nguyên.
Máy chủ có năng lực lưu trữ và xử lý tín hiệu lớn hơn máy tính thông
thường rất nhiều, là nền tảng của mọi dịch vụ trên internet, bất kỳ 1 dịch vụ nào
trên internet muốn vận hành cũng đều phải thông qua một máy chủ nào đó.

SVTH:Đặng Duy Đông

8

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

Theo công dụng, chức năng của máy chủ người ta phân ra các loại máy
chủ: Web server, Database server, FTP server, SMTP server (email sever), DNS
sever, DHCP server.
+ Web Server (máy chủ web) là máy tính mà trên đó cài đặt phần mềm
phục vụ web, đôi khi người ta cũng gọi chính phần mềm đó là web server. Tất cả
các web server đều hiểu và chạy được các file *.htm và *.html.
Web Server Software còn có thể được tích hợp với CSDL (Database), hay
điều khiển việc kết nối vào CSDL để có thể truy cập và kết xuất thông tin từ
CSDL lên các trang Web truyển tải tới người dùng.
+ Database Server (máy chủ cơ sở dữ liệu): máy tính mà trên đó có cài
đặt phần mềm Hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Chúng ta có hệ quản trị CSDL chẳng
hạn như: SQL server, MySQL, Oracle…
+ FTP server hoặc intranet - mạng nội bộ). Hoạt động của FTP cần có hai
máy tính, một máy chủ và một máy khách). Máy chủ FTP, dùng chạy phần mềm
cung cấp dịch vụ FTP, gọi là trình chủ, lắng nghe yêu cầu về dịch vụ của các
máy tính khác trên mạng lưới. Máy khách chạy phần mềm FTP dành cho người
sử dụng dịch vụ, gọi là trình khách, thì khởi đầu một liên kết với máy chủ.
+ SMTP server là máy chủ giúp bạn gửi mail đến các địa chỉ email khác
trên internet.
+ DNS Server là máy chủ phân giải tên miền. Mỗi máy tính, thiết bị
mạng tham gia vào mạng Internet đều kết nối với nhau bằng địa chỉ IP (Internet
Protocol). Để thuận tiện cho việc sử dụng và dễ nhớ ta dùng tên (domain name)
để xác định thiết bị đó. Hệ thống tên miền DNS (Domain Name System) được

sử dụng để ánh xạ tên miền thành địa chỉ IP.
+ DHCP server DHCP server là máy chủ có cài đặt dịch vụ DHCP, nó có
chức năng quản lý sự cấp phát địa chỉ IP động và các dữ liệu cấu hình TCP/IP.
Ngoài ra còn có nhiệm vụ trả lời khi DHCP Client có yêu cầu về hợp đồng thuê
bao.
SVTH:Đặng Duy Đông

9

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

Tương ứng với các loại máy chủ trên là các giao thức đi kèm với chúng
+ FTP (viết tắt của File Transfer Protocol dịch ra là "Giao thức truyền tập
tin") thường được dùng để trao đổi tập tin qua mạng lưới truyền thông dùng giao
thức TCP/IP (chẳng hạn như Internet - mạng ngoại bộ + SMTP (Simple Mail Transfer Protocol - giao thức truyền tải thư tín đơn
giản) là một chuẩn truyền tải thư điện tử qua mạng Internet.
+ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol - giao thức cấu hình
động máy chủ) là một giao thức cấu hình tự động địa chỉ IP. Máy tính được cấu
hình một cách tự động vì thế sẽ giảm việc can thiệp vào hệ thống mạng.

SVTH:Đặng Duy Đông

10

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát

Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

2.4 Các thành phần khác
HUB
Switch
Router
Hub thì hoạt động Switch nằm ở tầng Router là một thiết bị

Đặc điểm

ở

tầng

1 datalink, 1 số con định tuyến các gói

(physical) của mô switch đời cao nằm tin
hình OSI (Lớp ở tầng network vì trên mạng cho tới
vật lý)

nó có khả năng định khi chúng tới
tuyến

đích cuối cùng

Cách

thức Hub thì nó chuyển khung dữ liệu tới tất Một router làm việc

hoạt

đông cả cổng và dữ liệu củacổng nào (bằng tương tự như một

khác nhau

cách so sánh MAC) thì cổng đó nhận switch,nhưng có một
không phải thì lờ đi =>Đây là hạn chế số bước tiến xa hơn.
của Hub dẫn đến đối với cổng luôn chỉ Chúng gửi các gói
được làm việc với băngthông tối thiểu

dữ liệu tới đích qua

. - Switch thì ngược lại nó lưu tất cả địa một “liên mạng
chỉ MAC của các cổng (MAC của các ” (internetwork), tức
card mạng) nó so sánh địa chỉ MAC là mạng khác hoặc
trong khung dữ liệu nếu dữ liệucủa cổng internet
nào thì nó gửi đến cổng đó => Đối với Quá trình đó được
mỗi cổng luôn được làm việc với băng gọi là quá trình định
thông cực đại. Đây là ưu điểm của tuyến (routing).
Switch.
Bảng 2.1 Một số thành phần khác trong kiến trúc mạng máy tính

Chương 3 Tổng quan về giao thức IP
SVTH:Đặng Duy Đông

11

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

3.1 Giao thức IP
Giao thức IP có chức năng của tầng mạng trong mô hình TCP/IP. Giao
thức IP là giao thức không liên kết (connectionless) , nghĩa là không có sự đảm
bảo rằng các gói tin gửi đi sẽ đến được tới đích của nó. Ngoài chức năng chọn
đường, chức năng quan trọng nhất trên tầng mạng, giao thức IP còn có khả năng
tìm lỗi, chia nhỏ các gói tin và lắp ráp lại chúng, nhằm cho phép truyền thông
qua các mạng có kích thước gói tin nhỏ hơn. Giao thức IP là một giao thức rất
hiệu quả và được sử dụng nhiều trong các chương trình ứng dụng.
Giao thức IP được thiết kế để dùng trong các hệ thống các mạng máy tính
truyền thông chuyển mạch gói (packet-switched). Giao thức IP truyền các khối
dữ liệu từ một nguồn tới một đích trong đó nguồn và đích là các trạm máy tính
được nhận dạng thông qua các địa chỉ có độ dài cố định. Giao thức IP cũng cho
phép việc phân đoạn và lắp ráp lại các gói tin IP có độ dài lớn để cho phép các
gói tin này đi qua các mạng máy tính có đơn vị gói tin nhỏ.
Giao thức IP chỉ giới hạn trong việc cung cấp các chức năng cần thiết
nhằm truyền các gói bít từ nguồn tới đích trên một hệ thống mạng. Không có cơ
chế cho độ tin cậy, điều khiển luồng (flow control), đánh số thứ tự (sequencing)
hay cơ chế truyền lại dữ liệu. Không có cơ chế báo nhận, không có kiểm tra dữ
liệu mà chỉ có kiểm tra phần header thông qua mã kiểm tra checksum. Các lỗi
tìm được được thông báo thông qua giao thức thông báo điều khiển liên mạng
ICMP (Internet Control Message Protocol).
IP (Internet Protocol) là giao thức kết nối không liên kết. Chức năng chủ

yếu của IP là cung cấp các dịch vụ Datagram và các khả năng kết nối các mạng
con thành liên mạng để truyền dữ liệu với phương thức chuyển mạch gói IP
Datagram , thực hiện tiến trình định địa chỉ và chọn đường. IP Header được
thêm vào đầu các gói tin và được giao thức tầng thấp truyền theo dạng khung dữ
liệu (Frame). IP định tuyến các gói tin thông qua liên mạng bằng cách sử dụng
các bảng định tuyến động tham chiếu tại mỗi bước nhảy. Xác định tuyến được
tiến hành bằng cách tham khảo thông tin thiết bị mạng vật lý & logic như
ARP_giao thức phân giải địa chỉ. IP thực hiện việc tháo rời và khôi phục các gói
SVTH:Đặng Duy Đông

12

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

tin theo yêu cầu kích thước được định nghĩa cho tầng dưới nó thực hiện. IP kiểm
tra lỗi thông tin điều khiển, phần đầu IP bằng giá trị tổng CheckSum. Tóm lại IP
là giao thức cung cấp các chức năng chính sau:
 Định nghĩa cấu trúc các gói dữ liệu là đơn vị cơ sở cho việc truyền dữ liệu
trên Internet.
 Định nghĩa phương thức đánh địa chỉ IP.
 Truyền dữ liệu giữa lớp giao vận và lớp Internet.
 Định tuyến để chuyển các gói dữ liệu trong mạng.
 Thực hiện việc phân mảnh và hợp nhất (Fragmentation-Reassembly) các gói
dữ liệu và nhúng/tách chúng trong các frame ở lớp truy nhập mạng.
3.2 Giao diện với các giao thức ở lớp trên và lớp dưới

Giao thức IP gọi các giao thức ở lớp dưới, để mang các gói tin IP tới
gateway hoặc tới trạm đích. Đồng thời nó cũng bị gọi bởi giao thức ở lớp trên là
lớp giao vận như giao thức TCP để truyền các đoạn dữ liệu của giao thức đó tới
trạm đích. Giao thức ở tầng trên như TCP sẽ cung cấp các thông tin về địa chỉ
cho giao thức IP thông qua các tham số của lời gọi. Giao thức IP sau đó sẽ tạo ra
các gói tin IP, ra quyết định chọn đường và gọi các giao thức mạng ở tầng dưới
để mạng các gói tin IP này đi tới gateway hoặc tới trạm đích.

Hình 3.1 Mối quan hệ giữa giao thức IP với giao diện mạng và các giao
thức khác
SVTH:Đặng Duy Đông

13

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

3.3 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 được đích. Thực
thể nói ở đây có thể là một trạm máy tính hoặc một gateway. Các gói tin IP được
truyền từ thực thể này tới thực thể kia nhờ vào địa chỉ liên mạng (IP Interrnet).
Do đó một trong những vấn đề quan trọng nhất của giao thức IP là địa chỉ.
Địa chỉ IP bao gồm 2 phần: NET ID + HOST ID
 Phần NET ID cho phép định tuyến gói tin đến mạng đích trong môi trường

liên mạng.
 Phần HOST ID cho phép định tuyến gói tin đến HOST cụ thể trong 1 mạng.
 Phần NET ID do tổ chức ARIN (American Registry for Internet Numbers)
cấp cho các nhà quản trị mạng.
 Phần HOST ID do nhà quản trị mạng qui hoạch cho các HOST trong mạng
của họ ( hình 3.2 )

Hình 3.2 Quy hoạch địa chỉ HOST
Địa chỉ IP bao gồm bốn vùng, mỗi vùng một byte ( một octet), chúng

SVTH:Đặng Duy Đông

14

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

được biểu diễn dưới dạng “thập phân có ngăn cách”.

Hình 3.3 Địa chỉ IP
Người ta chia thành các lớp địa chỉ IP A,B,C,D,E. Địa chỉ IP có thể được
biểu diễn dưới dạng thập phân, nhị phân hoặc thập lục phân nhưng cách biểu
diễn thông dụng nhất là cách biểu diễn bằng thập phân có dấu chấm để tách các
vùng. Ví dụ như địa chỉ: 155.132.150.82.
Sơ đồ địa chỉ hoá để định danh các trạm (Host) trong liên mạng được gọi
là địa chỉ IP. Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất cho một Host bất

kỳ trên liên mạng.
Do tổ chức và độ lớn của các mạng con của liên mạng có thể khác nhau,
người ta chia các địa chỉ IP thành 5 lớp ký hiệu là A, B, C, D, E.
 Các giải địa chỉ lớp A, B, C được sử dụng để gán cho các phần tử môi trường liên mạng
 Giải địa chỉ lớp D sử dụng vào mục đích multicast
 Giải địa chỉ lớp E sử dụng vào mục đích nghiên cứu

SVTH:Đặng Duy Đông

15

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

Hình 3.4 Các lớp địa chỉ IP
Các bit đầu tiên của byte đầu tiên được dùng để định danh lớp địa chỉ (0lớp 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 được 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.Tất cả các địa chỉ IP của lớp A dùng 8 bít 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 224 -2 =16.777.214 địa chỉ HOST

SVTH:Đặng Duy Đông

16

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát


Đồ án tốt nghiệp

Định tuyến trong mạng máy tính

khả dụng. Các địa chỉ IP lớp A luôn có giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 126
trong octet đầu tiên.


Địa chỉ lớp B có 2 bit đầu tiên là “10”.Địa chỉ lớp B có subnetmask mặc

định là 255.255.0.0. Tất cả các địa chỉ IP của lớp B dùng 16 bít đầu tiên để định
danh phần mạng của địa chỉ. Hai octet còn lại có thể dùng cho phần host của địa
chỉ. Mỗi mạng dùng một địa chỉ lớp B có thể gán 216 -2 =65.534 địa chỉ HOST
khả dụng. Các địa chỉ IP lớp B luôn có giá trị nằm trong khoảng từ 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 các địa chỉ IP của lớp B dùng 24 bít đầu tiên để
định danh phần mạng của địa chỉ. Octet còn lại có thể dùng cho phần host của
địa chỉ. Mỗi mạng dùng một địa chỉ lớp C có thể gán 28 -2 =254 địa chỉ HOST
khả dụng. Các địa chỉ IP lớp C luôn có giá trị nằm trong khoảng từ 192 đến 223

trong octet đầu tiên.


Lớp D dùng để gửi IP Datagram tới một nhóm các Host trên một mạng.

Tất cả các số lớn hơn 233 trong trường đầu là thuộc lớp D.


Lớp E dự phòng để dùng trong tương lai.

Lớp Bit đặc Số lượng
A
B
C
D
E

trưng
0
10
110
1110
11110

Mạng
127
16.383
2.097.151

Số lượng

Biểu diễn bằng số

Host
16.777.214
65.534
254

Thập phân
0.1.0.0  126.255.255.255
128.1.0.0  191.255.255.255
192.1.0.0  223.255.255.255
223.0.0.0  239.255.255.255
240.0.0.0  247.255.255.255

Bảng 3.1 Xác định khoảng lớp địa chỉ IP biểu diễn bằng số thập phân
Chương 4 Định tuyến IP
4.1 Các đặc tính của định tuyến IP
SVTH:Đặng Duy Đông

17

GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát