Mô phỏng và đánh giá hiệu quả của giao thức định tuyến theo giải thuật xl trong mạng 802 11

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------

TRẦN MẠNH HÙNG

MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ
CỦA GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO
GIẢI THUẬT XL TRONG MẠNG 802.11
Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2012


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Lê Ngọc Minh

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Nguyễn Đức Thái

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Nguyễn Quốc Minh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 07 tháng 1 năm 2012
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. Lê Ngọc Minh
2. TS. Nguyễn Đức Thái

3. TS. Nguyễn Quốc Minh
4. TS. Phạm Trần Vũ
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau
khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Bộ môn quản lý chuyên ngành


TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP. HCM
PHỊNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Tp. HCM, ngày 12 tháng 01 năm 2012

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TRẦN MẠNH HÙNG ............ Phái: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 16/06/1982 ........................ Nơi sinh: BAN MÊ THUỘT
Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính ..................... MSHV: 00708738

MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA GIAO
THỨC ĐỊNH TUYẾN THEO GIẢI THUẬT XL TRONG MẠNG 802.11
I- TÊN ĐỀ TÀI :

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-Hiện thực giao thức định tuyến theo giải thuật XL trong mạng 802.11
-Phân tích, Mơ phỏng và đánh giá hiệu quả của giao thức định tuyến theo giải thuật
XL trong mạng 802.11

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/09/2010
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2011
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. LÊ NGỌC MINH
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông
qua.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. LÊ NGỌC MINH

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH


i

TÓM TẮT LUẬN VĂN
XL (Approximate Link-State Routing Algorithm) là giải thuật định tuyến dành cho
mạng link-state nhằm tăng hiệu quả định tuyến bằng cách giới hạn số lượng cập
nhật thông qua việc flooding có lựa chọn. Giải thuật XL đã được tác giả và luận văn
[14][18] chứng minh là tốt về việc giảm số lượng cập nhật trong mạng. Tuy nhiên
các phần mô phỏng của tác giả chủ yếu là dưới dạng các nút mạng và cũng chưa
đánh giá được hiệu quả thực sự của giải thuật XL trong mạng 802.11. Luận văn sẽ
trình bày việc hiện thực và mơ phỏng lại giao thức XL trong mạng MANET (mạng
mô phỏng gần giống trong thực tế) dùng chương trình mơ phỏng OMNeT++ để
đánh giá hiệu quả của giao thức định tuyến theo giải thuật XL trong mạng 802.11.


ii

LỜI CẢM ƠN

Để hồn thành tốt luận văn này tơi chân thành cảm ơn sự giúp đỡ cũng như sự chỉ
bảo tận tình của các thầy cơ, đặc biệt thầy hướng dẫn trong suốt thời gian thực hiện
luận văn.
Bên cạnh đó được sự quan tâm, sẵn sàng chỉ dẫn của bạn bè, các anh, các chị đã
giúp tơi có thêm động lực hơn nữa để hoàn tất luận văn này. Đặc biệt tôi xin gửi lời
chân thành biết ơn đến bố mẹ đã sinh ra và chăm sóc, dạy dỗ và ni dưỡng tơi nên
người để tơi có được ngày hôm nay.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng chắc rằng luận văn sẽ khơng thể tránh khỏi những
thiếu sót, kính mong mọi người góp ý thêm cho luận văn của tơi được hồn thiện
hơn. Một lần nữa tơi xin chân thành cảm ơn.
TP HCM, ngày 12 tháng 01 năm 2012
Tác giả luận văn

Trần Mạnh Hùng


iii

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................... vi 
DANH MỤC BẢNG ................................................................................... viii 
BẢNG VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ .......................................................... ix 
Phần I: Phát Biểu Vấn Đề............................................................................... 1 
1. Giới thiệu giải thuật XL ................................................................................... 1 
2. Hướng thực hiện .............................................................................................. 2 

Phần II: Các Cơng Trình Liên Quan Đến Luận Văn ....................................... 2 
1. So sánh các giao thức định tuyến ..................................................................... 2 

2. Kết quả so sánh giữa giao thức reactive (AODV) và proactive (OLSR) ........... 3 

Phần III: Cơ Sở Lý Thuyết Và Phương Pháp Giải Quyết Vấn Đề................... 3 
1. Các loại mạng không dây ................................................................................. 4 
1.1 Mạng cơ sở hạ tầng không dây ................................................................... 4 
1.2 Mạng Ad-hoc ............................................................................................. 4 
2. Mạng MANET (Mobile Ad-hoc Network) ....................................................... 5 
3. Giao thức định tuyến trong mạng Ad-hoc......................................................... 5 
3.1 Định nghĩa định tuyến ................................................................................ 5 
3.2 Các loại định tuyến ..................................................................................... 6 
3.3 Giao thức định tuyến .................................................................................. 7 
3.4 Giao thức định tuyến Reactive .................................................................... 8 
3.5 Giao thức định tuyến Proactive ................................................................... 9 
3.6 Giải thuật XL............................................................................................ 11 
4. Phương pháp đánh giá tính hiệu quả của giao thức reactive và proactive ........ 13 
4.1 Các tham số hiệu suất ............................................................................... 13 
4.2 Sự chậm trễ (Delay).................................................................................. 14 
4.3 Tải mạng (Network Load) ........................................................................ 14 
4.4 Thông lượng (Throughput) ....................................................................... 15 
5. Phương pháp thực hiện................................................................................... 16 

Phần IV: Nội Dung Luận Văn ...................................................................... 17 
1. Thiết kế giao thức định tuyến XL ................................................................... 17 


iv

1.1 Định thời trong giao thức XL.................................................................... 17 
1.2 Định dạng chuyển tiếp gói trong giao thức. .............................................. 17 
1.3 Cơ sở dữ liệu ............................................................................................ 20 

1.4 Gửi và xử lý thông điệp HELLO .............................................................. 24 
1.5 Gửi và xử lý thông điệp TC ...................................................................... 25 
1.6 Tính tốn bảng định tuyến ........................................................................ 27 
1.7 Số thứ tự của thơng điệp TC ..................................................................... 28 
1.8 Q trình khởi động một nút ..................................................................... 28 
1.9 Các hằng số sử dụng trong giao thức ........................................................ 29 
2. Hiện thực giải thuật XL trong ManetRouting của OMNET++ ........................ 30 
2.1 Chi phí kết nối .......................................................................................... 30 
2.2 Hiện thực giải thuật XL ............................................................................ 31 
2.3 Các kỹ thuật dùng trong hiện thực giao thức định tuyến XL ..................... 32 

Phần V: Mô phỏng và đánh giá giao thức ..................................................... 33 
1. Lựa chọn công cụ mô phỏng .......................................................................... 33 
2. Hiện thực mô đun định tuyến XL trong OMNeT++ ....................................... 35 
2.1 Tổng quan về OMNeT++ ......................................................................... 35 
2.2 Hiện thực Mô đun định tuyến XL trong OMNeT++.................................. 39 
3. Mô hình đánh giá giao thức ............................................................................ 39 
3.1 Xây dựng mơ hình .................................................................................... 39 
3.2 Kết quả mơ phỏng và số liệu thống kê ...................................................... 44 
3.3 Môi trường mô phỏng ............................................................................... 45 
4. Phân tích kết quả mơ phỏng ........................................................................... 46 
4.1 Các mơ hình mơ phỏng mạng ................................................................... 47 
4.2 Kết quả từ mơ phỏng ................................................................................ 49 
4.3 Phân tích kết quả từ mơ phỏng.................................................................. 60 
5. Đánh giá hiệu quả của các giao thức định tuyến ............................................. 62 
5.1 Delay ........................................................................................................ 63 
5.2 Network load ............................................................................................ 63 
5.3 Throughput ............................................................................................... 64 
5.4 Kết luận so sánh hiệu quả các giao thức định tuyến. ................................. 64 

v

Phần VI: Kết Luận ....................................................................................... 65 
1. Những đóng góp của luận văn ........................................................................ 65 
2. Hướng phát triển ............................................................................................ 66 

Phần VII: TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................ 67 
PHỤ LỤC .................................................................................................... 69 
A. Tải và cài đặt OMNeT++ và Inetmanet ......................................................... 69 
B. Cài đặt giao thức định tuyến XL .................................................................... 69 


vi

DANH MỤC HÌNH
Hình III-1: Ví dụ về định tuyến trong mạng ............................................................. 6 
Hình III-2: Gửi thơng điệp RREQ và RREP trong mạng MANET của AODV ........ 9 
Hình III-3 : Gửi thông điệp thông qua các MPR của giao thức OLSR.................... 11 
Hình III-4: Kết quả mơ phỏng giải thuật XL .......................................................... 13 
Hình III-5: Network Load ...................................................................................... 15 
Hình IV-1: Gửi thơng điệp Hello ........................................................................... 24 
Hình IV-2: Quá trình khởi động của nút trong mạng Manet ................................... 29 
Hình IV-3: Giải thuật cập nhật đường đi tại mỗi nút .............................................. 31 
Hình V-1. Kiến trúc mơ-đun trong OMNeT++ ...................................................... 38 
Hình V-2: Các bước đánh giá giao thức định tuyến cơ bản .................................... 38 
Hình V-3 : Kết quả mơ phỏng của OMNeT++ ....................................................... 45 
Hình V-4: Mơi trường mơ phỏng 80 nút mạng....................................................... 46 
Hình V-5: Mơ hình mơ phỏng 20 nút mạng ........................................................... 47 
Hình V-6: Mơ hình mơ phỏng 40 nút mạng ........................................................... 48 

Hình V-7: Mơ hình mơ phỏng 80 nút mạng ........................................................... 49 
Hình V-8: Delay của AODV với 20 nút mạng ....................................................... 50 
Hình V-9: Delay của OLSR với 20 nút mạng ........................................................ 50 
Hình V-10: Delay của XL với 20 nút mạng ........................................................... 50 
Hình V-11: Network Load của AODV với 20 nút mạng ........................................ 50 
Hình V-12: Network Load của OLSR với 20 nút mạng ......................................... 51 
Hình V-13: Network Load của XL với 20 nút mạng .............................................. 51 
Hình V-14: Throughput của AODV với 20 nút mạng ............................................ 51 
Hình V-15: Throughput của OLSR với 20 nút mạng.............................................. 52 
Hình V-16: Throughput của XL với 20 nút mạng .................................................. 52 
Hình V-17: Delay của AODV với 40 nút mạng ..................................................... 53 
Hình V-19: Delay của XL với 40 nút mạng ........................................................... 53 
Hình V-20: Network Load của AODV với 40 nút mạng ........................................ 54 
Hình V-21: Network Load của OLSR với 40 nút mạng ......................................... 54 
Hình V-22: Network Load của XL với 40 nút mạng .............................................. 54 
Hình V-23: Throughput của AODV với 40 nút mạng ............................................ 55 


vii

Hình V-24: Throughput của OLSR với 40 nút mạng.............................................. 55 
Hình V-25: Throughput của XL với 40 nút mạng .................................................. 55 
Hình V-26: Delay của AODV với 80 nút mạng ..................................................... 56 
Hình V-27: Delay của OLSR với 80 nút mạng....................................................... 56 
Hình V-28: Delay của XL với 80 nút mạng ........................................................... 57 
Hình V-29: Network Load của AODV với 80 nút mạng ........................................ 57 
Hình V-30: Network Load của OLSR với 80 nút mạng ......................................... 58 
Hình V-31: Network Load của XL với 80 nút mạng .............................................. 58 
Hình V-32 : Throughput của AODV với 80 nút mạng ........................................... 59 
Hình V-33 : Throughput của OLSR với 80 nút mạng............................................. 59 

Hình V-34 : Throughput của XL với 80 nút mạng ................................................. 59 


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Tập hợp các kết nối đến các nút kề ........................................................... 21 
Bảng 2: Tập hợp các nút kề ................................................................................... 22 
Bảng 3: Tập hợp thông tin mạng chia sẻ với một nút kề ........................................ 23 
Bảng 4: Tập hợp thông tin mạng của bản thân nút ................................................. 23 
Bảng 5: Bảng thông tin đường đi ........................................................................... 24 
Bảng 6: So sánh giữa NS2 và OMNeT++ .............................................................. 35 
Bảng 7 : Các phần mở rộng quan trọng nhất của OMNeT++ ................................. 36 
Bảng 8: Kết quả trung bình của mơ phỏng 20 nút mạng......................................... 60 
Bảng 9: Kết quả trung bình của mơ phỏng 40 nút mạng......................................... 61 
Bảng 10: Kết quả trung bình của mơ phỏng 80 nút mạng....................................... 62 
Bảng 11: Tổng hợp đánh giá mô phỏng. ................................................................ 63 


ix

BẢNG VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ
Thuật ngữ
mạng ad-hoc

Ý nghĩa
mạng không dây kết nối với nhau mà không cần điều
khiển tập trung, mỗi nút sẵn sàng chuyển tiếp dữ liệu
cho nút khác.

một giao thức định tuyến thuộc loại định tuyến reactive
Ad-hoc On-Demand
Distance Vector (AODV) cho mạng ad-hoc, được trình bày trong tài liệu RFC
3561
Protocol
Better Approach To
Mobile Ad-hoc
Networking (BATMAN)

một giải thuật định tuyến cho mạng ad-hoc có thể hỗ trợ
nhiều thiết bị mạng trên cùng một thiết bị.

Destination-Sequenced
Distance-Vector Routing
(DSDV) Protocol

một giao thức định tuyến cho mạng ad-hoc thuộc loại
định tuyến proactive dựa trên giải thuật Bellman-Ford.

Dynamic Source Routing một giao thức định tuyến thuộc loại định tuyến reactive
(DSR) Protocol
cho WMN.
định tuyến proactive

loại định tuyến mà các nút tham gia định tuyến liên tục
cập nhật và giữ các đường đi tốt nhất.

định tuyến reactive

loại định tuyến mà các nút tham gia định tuyến chỉ tìm

đường đi khi có u cầu.

flooding

q trình gửi broadcast tất cả gói tin nhận được mà
mình khơng phải là đích đến dùng trong định tuyến.

Thơng điệp HELLO

thơng điệp dùng trong giao thức định tuyến.

hop-count

số lượng nút trung gian mà thông điệp đi qua.

Hybrid Wireless Mesh
(HWMP) Protocol

giải thuật định tuyến lai ở lớp hai của mơ hình OSI được
trình bày trong tài liệu 802.11s.

FTP

File Transfer Protocol

link-state network

thuật ngữ chỉ mạng sử dụng phương thức định tuyến
link-state routing protocol, đây là mạng mà mỗi nút sẽ
sẵn sàng thực hiện việc chuyển tiếp gói cho các nút

khác.

link-state routing
protocol

một trong hai loại giao định tuyến cơ bản cho mạng
chuyển tiếp gói (họ định tuyến còn lại là distance vector
routing ).


x

Multipoint Relay (MPR)

những nút được những nút khác bầu chọn ra để thực
hiện công việc định tuyến.

MANET

Mobile Ad hoc Network

Optimized Link-State
Routing (OLSR)
Protocol

giải thuật định tuyến thuộc loại định tuyến proactive cho
mạng ad-hoc trên nền địa chỉ IP có tối ưu, được giới
thiệu trong tài liệu RFC 3626.

TC

thông điệp dùng trong giao thức định tuyến

Time To Live (TTL)

giới hạn số nút (hoặc thời gian) mà thông điệp được
chuyển tiếp trong mạng trước khi bị loại bỏ.

wireless local area
network (WLAN)

mạng không dây cục bộ kết nối với nhau bằng sóng
radio.

Approximate Link-State
(XL) Routing Algorithm

giải thuật định tuyến dành cho mạng link-state nhằm
tăng hiệu quả định tuyến bằng cách giới hạn số lượng
cập nhật thơng qua việc flooding có lựa chọn, được
trình bày ở hội nghị SIGCOMM’08 (8/2008).

Delay

Sự chậm trễ của các gói dữ liệu trên đường truyền

Network Load

Tải mạng - đại diện cho tổng trọng tải bits trên giây
(bit/sec) gửi cho lớp mạng

Throughput

Thông lượng - là tỷ lệ của tổng số dữ liệu mà nơi nhận
nhận được từ nơi gửi với thời gian mà nơi nhận nhận
được gói thơng tin từ đầu đến cuối.


1

Phần I: Phát Biểu Vấn Đề
Ngày nay, gần như tất cả chúng ta thường xuyên sử dụng các thiết bị có thể kết
nối vào mạng khơng dây. Có thể là điện thoại di động, máy kỹ thuật số cá nhân,
máy tính xách tay, hoặc thậm chí đồ chơi đa phương tiện. Ở hầu hết các trường của
các mạng không dây, các thiết bị sử dụng có thể có hai loại: thiết bị tạo nên cơ sở hạ
tầng mạng (các điểm truy cập), và các thiết bị có sử dụng cơ sở hạ tầng như người
tiêu dùng (ví dụ, máy tính xách tay). Trong cơ sở hạ tầng này, các thiết bị có sử
dụng mạng khơng cung cấp dịch vụ khơng dây cho người khác. Ngược lại: những
thiết bị tạo nên cơ sở hạ tầng mạng không sử dụng các dịch vụ khơng dây, vì trong
hầu hết các trường ngày nay tất cả các điểm truy cập được kết nối qua mạng có dây
thơng thường (ví dụ, IEEE 802.3).
Cùng với sự gia tăng nhanh chóng về số lượng cũng như cơng nghệ của các thiết bị
di động kéo theo nhu cầu của người sử dụng công nghệ không dây ngày càng cao và
đa dạng.Vì vậy để đáp ứng được xu thế đó, mạng thơng tin khơng dây ngày nay
phải gánh vác trọng trách lớn hơn là giải quyết vấn đề về lưu lượng đa phương tiện
ở tốc độ cao và chất lượng ngày càng phải tốt hơn. Song song với sự phát triển
mạnh mẽ của công nghệ không dây, các thiết bị không dây cũng phát triển rất nhanh
về số lượng và chất lượng dịch vụ. Cùng với nhu cầu ngày càng cao của người sử
dụng và việc phát triển về hạ tầng mạng thì mạng ad-hoc ra đời. Mạng ad-hoc là
mạng khơng dây khơng có sự điều khiển tập trung mà các nút sẽ tự động thực hiện

việc chuyển tiếp dữ liệu cho các nút khác. Việc xác định đường đi chuyển tiếp dữ
liệu được xác định động dựa vào cấu trúc mạng lúc đó. Mỗi nút cũng sẽ đóng vai trò
như một router và việc định tuyến cho mạng trong mạng ad-hoc là rất quan trọng.
Tuy nhiên việc định tuyến trong mạng ad-hoc có phần phức tạp hơn mạng có dây
thơng thường rất nhiều. Do liên kết khơng đáng tin cậy, cấu trúc thay đổi nhanh
chóng cho việc tùy biến giao thức định tuyến. Trong luận văn này chúng ta sẽ trình
bày việc mơ phỏng và đánh giá hiệu quả của giao thức định tuyến theo giải thuật
XL trong mạng 802.11.

1. Giới thiệu giải thuật XL
Giải thuật XL [1] là giải thuật định tuyến proactive thuộc họ giải thuật định tuyến
link-state nhằm tăng hiệu quả định tuyến bằng cách giới hạn số lượng cập nhật
thông qua việc gửi thông điệp có lựa chọn. Các tác giả của bài viết đã chứng minh
thơng qua phân tích rằng, bằng cách làm theo một số quy tắc mô tả khi cập nhật
được lan truyền, các thuật toán XL đã được bảo đảm tính đúng đắn, đầy đủ và bị
chặn. Qua thử nghiệm mơ phỏng, họ cho thấy thuật tốn XL định tuyến sẽ gửi thơng
tin cập nhật định tuyến ít hơn so với các thuật tốn khác mà khơng cần từ bỏ sự
chính xác, thời gian hội tụ, hoặc tối ưu. Họ cũng cho thấy thơng qua mơ phỏng là
các thuật tốn là tốt. Thuật toán định tuyến này gần đây cũng đã nhận được nhiều sự
chú ý bởi vì nó là một trong những chủ đề quan trọng trong mạng lưới thông tin liên
lạc.


2

Điểm nổi bật của giải thuật định tuyến XL so với các giải thuật định tuyến khác là
nó có khả năng thực hiện định tuyến xấp xỉ bằng cách sử dụng thông số xấp xỉ  .
Giải thuật định tuyến XL có thơng số xấp xỉ  nghĩa là tất cả các đường đi xấp xỉ
tìm được có chi phí nhỏ hơn hoặc bằng (1 +  ) lần đường đi tối ưu. Giải thuật định
tuyến XL thực hiện với thơng xấp xỉ  càng lớn thì chi phí định tuyến (tính bằng

tổng số lượng thơng điệp dùng để định tuyến) càng nhỏ và thời gian đáp ứng định
tuyến càng nhanh. Giải thuật định tuyến XL thực hiện với thông xấp xỉ  = 0.0 sẽ
có kết quả định tuyến tối ưu giống như các giải thuật định tuyến khác.

2. Hướng thực hiện
Thông qua các kết quả mô phỏng, tác giả đã cho thấy rằng XL tốt hơn những giải
thuật định tuyến thuộc họ định tuyến link-state hiện tại về thời gian đáp ứng cũng
như tổng chi phí định tuyến. Tuy nhiên việc mô phỏng chỉ mới thực hiện ở mức các
đối tượng nút trao đổi thông điệp với nhau và tính tốn bảng định tuyến.
Trong [14] tác giả đã có hiện thực giải thuật XL ở lớp hai trong NS-2 để đánh giá về
lượng thông điệp và các đường đi tối ưu. Trong [18] các tác giả cũng đã có hiện
thực giải thuật XL để đánh giá, tuy nhiên cũng chỉ dừng lại ở mức các đối tượng nút
trao đổi thông điệp trong các topology tĩnh và phần đánh giá giải thuật trong điều
kiện giả định (nhiều lỗi) và cũng chưa đưa ra được đánh giá hiệu quả của giải thuật
XL trong trường hợp đó. Đến thời điểm luận văn được thực hiện vẫn chưa có phân
tích đánh giá nào để kiểm tra tính hiệu quả của giao thức định tuyến sử dụng giải
thuật XL trong mạng ad-hoc trong môi trường gần với thực tế nhất (môi trường giả
lặp MANET).
Luận văn sẽ mô phỏng và đánh giá lại hiệu quả của giao thức định tuyến proactive
dựa trên ý tưởng của giải thuật định tuyến XL trong môi trường gần với thực tế.
Việc đánh giá hiệu quả giao thức định tuyến theo giải thuật XL bằng cách so sánh
với các giao thức định tuyến tiêu biểu khác (AODV, OLSR) dựa trên các tham số
hiệu quả để có thể thấy được tính hiệu quả của giao thức. Tuy nhiên chúng ta cần
một mơi trường chung để có thể mơ phỏng và đánh giá các giao thức một cách hiệu
quả giống môi trường thật. Vì vậy chúng ta sẽ mơ phỏng trong mơi trường Mobile
Ad hoc Network (MANET).

Phần II: Các Cơng Trình Liên Quan Đến Luận Văn
1. So sánh các giao thức định tuyến
Trong [6] bốn giao thức định tuyến khác nhau như AODV, TORA, DSDV và DSR

được so sánh. Kết quả được thể hiện thông qua mô phỏng là DSR tạo ra ít tải định
tuyến hơn AODV. AODV bị sự chậm trễ đầu cuối trong khi chi phí định tuyến
overhead của TORA rất cao. DSR hoạt động tốt hơn vì nó tích cực khai thác bộ nhớ
đệm và duy trì các tuyến đường nhiều điểm đến.


3

Việc so sánh hiệu suất của giao thức định tuyến AODV và DSR trong một tình
huống hạn chế được thực hiện trong [7]. Các tác giả cho rằng AODV làm việc
nhanh hơn so với DSR trong tình huống bình thường nhưng trong tình hình hạn
chế DSR làm việc tốt hơn AODV, nơi mà AODV giảm sút dịch vụ 30% trong
khi DSR chỉ giảm 10%.
Trong [10] cho thấy hiệu suất của hai giao thức định tuyến theo yêu cầu cụ thể là
DSR và AODV. Mặc dù cả hai AODV và DSR cùng sử dụng định tuyến theo yêu
cầu, nhưng chúng lại có cơ chế định tuyến khác nhau. Các tác giả cho rằng đối
với các số liệu theo định hướng ứng dụng chẳng hạn như sự chậm trễ, thơng lượng
thì DSR nhanh hơn so AODV khi số lượng các nút là nhỏ. AODV nhanh hơn so
với DSR khi số nút là rất lớn. Các tác giả cũng cho thấy rằng DSR ln tạo ra ít
tải định tuyến hơn AODV.

2. Kết quả so sánh giữa giao thức reactive (AODV) và proactive
(OLSR)
Trong [11] tác giả thực hiện các công việc cơ bản liên quan đến hai giao thức định
tuyến như AODV và OLSR với công cụ NS-2 để giả lặp mạng . Kết quả thu được là
giao thức AODV sẽ thực hiện tốt hơn trong các mạng với giao thông tĩnh, với số
lượng các nguồn và cặp điểm đến là tương đối nhỏ ở mỗi máy chủ. Nó sử dụng ít tài
ngun hơn so với OLSR, vì kích thước kiểm sốt thơng điệp được lưu giữ địi hỏi
ít băng thơng dành cho duy trì các tuyến đường và các bảng định tuyến lưu giữ
nhỏ làm giảm sức mạnh tính tốn. Giao thức AODV có thể được sử dụng trong mơi

trường giới hạn tài nguyên.
Giao thức OLSR là hiệu quả hơn trong mạng lưới với mật độ cao và rất cao không
thường xuyên giao thơng. Nhưng tình hình tốt nhất là khi có một số lượng lớn
các máy chủ. OLSR yêu cầu cần phải có số băng thơng liên tục để nhận được cập
nhật các cấu trúc liên kết thông qua việc gửi các thơng điệp. Cả hai giao thức này
đều có phần hạn chế do tính proactive hay reactive của chúng. Trong giao thức
AODV nó bị tràn ngập thơng điệp điều khiển trong mạng di động cao. Cịn
trong giao thức OLSR thì đó là kích cỡ của bảng định tuyến và thơng điệp cập
nhật mạng tơpơ và hoạt động của nó phụ thuộc rất nhiều vào môi trường mạng.

Phần III: Cơ Sở Lý Thuyết Và Phương Pháp Giải Quyết Vấn
Đề
Phần III gồm có 5 phần chính. Phần một giới thiệu về các loại mạng không dây.
Phần hai giới thiệu về mạng MANET. Phần ba giới thiệu về giải thuật định tuyến
XL và các giải thuật định tuyến tiêu biểu thuộc loại giải thuật định tuyến proactive
và reactive để thấy được cách thức định tuyến của từng loại giải thuật. Phần bốn
giới thiệu các yếu tố cần thiết để so sánh tính hiệu quả của các giao thức định tuyến
reactive và proactive. Phần năm sẽ nêu lên hướng thực hiện của luận văn, đó là việc


4

sử dụng các yếu tố trên trong việc giả lặp các giao thức để so sánh và đánh giá hiệu
quả của giao thức proactive sử dụng giải thuật định tuyến XL.

1. Các loại mạng không dây
Trước khi chúng ta thảo luận về các loại mạng không dây, chúng ta sẽ nói về sự
khác biệt nhỏ giữa các mạng có dây và khơng dây. Mạng có dây là một mạng lưới
có thể gửi dữ liệu từ một điểm này đến một điểm khác với cáp hoặc dây. Mạng
không dây là mạng mà các dữ liệu được gửi thông qua thiết bị không dây từ một

thiết bị nơi này đến thiết bị nơi khác. Trong mạng không dây dữ liệu được truyền từ
một điểm này đến điểm khác qua kết nối không dây. Để trao đổi được dữ liệu thì
các thiết bị phải nằm trong phạm vi truyền dẫn, phát sóng của nhau. Mạng khơng
dây được chia thành hai nhóm chính như mạng cơ sở hạ tầng không dây và mạng
Ad-hoc.

1.1 Mạng cơ sở hạ tầng không dây
Mạng cơ sở hạ tầng triển khai cấu trúc của mạng cố định. Mạng cố định có trạm cơ
sở hoặc các điểm truy cập từ đó các nút khơng dây có thể kết nối được. Tất cả các
trạm cơ sở hoặc các điểm truy cập được kết nối với mạng chính thơng qua các kết
nối (cáp quang, cáp đồng trục hoặc cáp xoắn) hoặc kết nối không dây. Các trạm cơ
sở hoặc điểm truy cập là một trong những thành phần quan trọng của mạng lưới cơ
sở hạ tầng. Tất cả các kết nối sẽ phải thông qua từ điểm truy cập. Một nút không
dây có thể kết nối với bất kỳ các điểm truy cập nào nằm trong phạm vi phát sóng
của nó.

1.2 Mạng Ad-hoc
Mạng ad-hoc được triển khai ở nơi mà mạng cơ sở hạ tầng khơng dây khơng có sẵn.
Loại này của mạng ad-hoc được gọi là mạng khơng có cơ sở hạ tầng hoặc mạng adhoc. Trong cơ sở hạ tầng hoặc mạng ad-hoc mỗi nút mạng được kết nối thông qua
kết nối không dây. Các nút được kết nối với nhau và cũng hoạt động như một bộ
định tuyến, do dữ liệu chuyển tiếp với các nút mạng không dây. Khơng có hạn chế
về các nút này để tham gia hoặc rời khỏi mạng. Vì vậy, mạng khơng có cơ sở hạ
tầng (ad-hoc) là rất quan trọng. Mạng ad-hoc có hai hình thức: mạng ad-hoc tĩnh
(SANET) và mạng ad-hoc động (MANET). Việc hiện thực thương mại hóa mạng
ad-hoc là có thể thực hiện do sự phát triển của công nghệ mới trong mạng 802.11.
Lý do chính để triển khai loại hình mạng này là sự linh hoạt và dễ dàng trong triển
khai. MANET là một mạng lưới thích hợp cho trường hợp khẩn cấp và giám sát sử
dụng. Nhưng với tất cả những tiêu chuẩn này, hoạt động của mạng ad-hoc rất khó
để xử lý. Mỗi nút chịu trách nhiệm về hoạt động của mình để duy trì bảng định
tuyến của nó và cũng có thể chuyển tiếp các gói tin tới các nút láng giềng như là các

router. MANET có một cấu trúc liên kết thay đổi khác nhau trong khi triển khai đó
là lý do tại sao nó cần một giao thức định tuyến hiệu quả và đáng tin cậy. Việc xây


5

dựng của một giao thức định tuyến hiệu quả và đáng tin cậy trong MANET là một
nhiệm vụ cực kì khó khăn.

2. Mạng MANET (Mobile Ad-hoc Network)
Như đã đề cập ở trên, mạng Ad-hoc là một mạng không dây, mà khơng có một cơ
sở hạ tầng tập trung và cố định nào. MANET được gọi là một mạng Ad-hoc trong
đó các nút được tự do di chuyển tùy tiện và các nút di động có thể truyền và nhận
lưu lượng. Ngồi ra các nút di động có thể hoạt động như các bộ định tuyến chuyển
tiếp lưu lượng của nút hàng xóm đến nút đích như là các router. MANET không cần
các trạm cơ sở của cơ sở hạ tầng mạng có dây. Các nút di động trong phạm vi mạng
khơng dây có thể giao tiếp với nhau bởi vì nó là một mạng lưới tự tổ chức. Các nút
di động hình thành một mạng lưới tự động mà khơng có một cơ sở hạ tầng cố định
và trung tâm quản lý. Các nút di động có thiết bị phát, thu với ăngten thông minh,
cho phép các nút di động để liên lạc với nhau.
Cấu trúc liên kết của mạng lưới thay đổi khi các nút di động trong mạng vào hoặc ra
khỏi mạng. Ban đầu MANET được thiết kế cho quân đội sử dụng nhưng bây giờ
MANET được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Chẳng hạn như trong vùng bị thiên tai,
thu thập dữ liệu trong một số khu vực, trong nhiệm vụ cứu hộ, các lớp học ảo và các
hội nghị. Việc phát triển mạng lưới, kết hợp với các nút di động là những thách thức
của việc tự cấu hình của mạng trong MANET.
Bảo mật trong MANET là một vấn đề then chốt và quan trọng, nhiều kỹ thuật đã
được định nghĩa cho sự an toàn của MANET. Các nút di động tốn rất nhiều năng
lượng khi tham gia vào hoặc rời mạng với kết nối với mạng không dây. Với việc kết
nối và kết nối lại tạo ra giới hạn năng lượng trong các mạng không dây. Mục đích

chính của việc phát triển giao thức định tuyến trong mạng Ad-hoc là để đối phó với
bản chất năng động của MANET. Hiệu quả giao thức định tuyến có thể được xác
định bởi mức tiêu thụ năng lượng pin. Năng lượng được tiêu thụ trong thời gian
tham gia và lưu lượng định tuyến của một nút trong mạng.

3. Giao thức định tuyến trong mạng Ad-hoc
Phần này chúng ta sẽ xem xét các khái niệm lý thuyết của giao thức định tuyến
trong mạng Ad-hoc và hành vi của giao thức định tuyến proactive và reactive.

3.1 Định nghĩa định tuyến
Định tuyến có nghĩa là tìm đường đi giữa các nút trong mạng thỏa mãn một yêu cầu
nào đó để gửi dữ liệu giữa chúng. Định tuyến trong MANET có nghĩa là để chọn
một con đường đúng đắn và phù hợp từ nguồn tới đích. Thuật ngữ định tuyến được
sử dụng trong các loại khác nhau của các mạng chẳng hạn như trong công nghệ điện
thoại, mạng dữ liệu điện tử và trong mạng internet. Ở đây chúng ta có nhiều mối
quan tâm về định tuyến trong mạng Ad-hoc động. Giao thức định tuyến trong mạng
Ad-hoc động có nghĩa là các nút di động sẽ tìm kiếm một con đường hoặc đường
dẫn để kết nối với nhau và chia sẻ các gói dữ liệu. Giao thức thiết lập các bộ quy tắc


6

thơng qua đó hai hoặc nhiều thiết bị (các nút điện thoại di động, máy tính hoặc các
thiết bị điện tử) có thể giao tiếp với nhau. Trong các mạng MANET việc định tuyến
chủ yếu là thực hiện với sự trợ giúp của bảng định tuyến. Những bảng này được lưu
giữ trong bộ nhớ cache của các nút di động. Khi q trình định tuyến đang diễn ra,
nó định tuyến các gói dữ liệu trong các cơ chế khác nhau. Đầu tiên là unicast, trong
đó nguồn trực tiếp gửi những gói dữ liệu đến đích. Thứ hai là multicast, phần này
nút nguồn gửi dữ liệu gói tin đến nhiều nút quy định trong mạng. Thứ ba là
broadcast, có nghĩa là nút nguồn gửi thông điệp cho tất cả các nút trong mạng.

Hình III-1 là một ví dụ về định tuyến cho một mạng nhỏ có 11 nút. Các đường mũi
tên đậm là các đường broadcast từ nút x đến tất cả các nút. Có nhiều đường đi từ nút
x đến nút y nhưng trong đó chỉ có một đường đi tốt nhất. Đường đi từ nút x đến nút
y có thể thay đổi khi có một nút trên đường đi khơng cịn hoạt động. Bài tốn định
tuyến phải đảm bảo nhận biết được sự thay đổi này và tính tốn lại việc định tuyến
cho phù hợp với hiện trạng mạng lúc đó.

broadcast/multicas

y
3

đường đi tốt nhất
từ

6

đường đi thay đổi
khi mạng thay đổi

8
5

7

4
1
x

2

z

Hình III-1: Ví dụ về định tuyến trong mạng

3.2 Các loại định tuyến
Định tuyến có hai loại cơ bản là định tuyến tĩnh (static routing) và định tuyến động
(dynamic routing)
 Định tuyến tĩnh được thực hiện bởi các quản trị viên bằng tay để chuyển tiếp
các gói dữ liệu trong mạng và nó là vĩnh viễn khơng đổi. Các bộ định tuyến


7

tĩnh được cấu hình bởi người quản trị, có nghĩa là các router không cần tự tạo
bảng định tuyến.
 Định tuyến động được tự động thực hiện bởi sự lựa chọn của router. Nó có
thể định các tuyến đường giao thơng trên tuyến đường bất kì phụ thuộc vào
bảng định tuyến. Định tuyến động cho phép các router biết về những mạng
lưới tự động thêm thông tin trong bảng định tuyến của nó. Trong các router
định tuyến động trao đổi thơng tin định tuyến, nếu có một số thay đổi trong
cấu trúc liên kết. Trao đổi thông tin giữa các bộ định tuyến động để hiểu biết
về các tuyến đường mới và mạng lưới. Định tuyến động linh hoạt hơn định
tuyến tĩnh. Trong định tuyến động nó có khả năng để khắc phục tình trạng
quá tải lưu lượng. Định tuyến động sử dụng các đường khác nhau để chuyển
tiếp các gói dữ liệu. Định tuyến động là tốt hơn so với định tuyến tĩnh.

3.3 Giao thức định tuyến
Có nhiều loại giao thức định tuyến cho mạng không dây Ad-hoc. Các giao thức định
tuyến được phân loại như là giao thức định tuyến proactive và giao thức định tuyến
reactive. Các giao thức định tuyến đặc biệt có cả hai phẩm chất proactive và

reactive, được gọi là giao thức định tuyến lai. Loại đầu tiên của giao thức định
tuyến được gọi là reactive hoặc giao thức định tuyến theo yêu cầu. Loại thứ hai của
giao thức gọi là proactive hoặc giao thức định tuyến theo bảng điều khiển. Trong
giao thức định tuyến reactive việc giao tiếp chỉ có thể khi nút nguồn có yêu cầu giao
tiếp với các nút khác. Giao thức định tuyến reactive chủ yếu là thích hợp cho các
nút có tính di động cao, hoặc các nút mà hiếm khi truyền dữ liệu. Một số giao thức
định tuyến reactive tiêu biểu là AODV (Ad-hoc Ondemand Distance Vector) [17],
và DSR (Dynamic Source Routing) [5].
Giao thức định tuyến proactive chủ động phát hiện cách bố trí của mạng. Một bảng
định tuyến có thể được duy trì ở mỗi nút mà từ đó con đường có thể được xác định
với sự chậm trễ ít hơn. Giao thức định tuyến proactive cung cấp độ tin cậy tốt trên
các cấu trúc liên kết mạng hiện tại và độ trễ (delay) thấp cho việc quyết định một
tuyến đường. Các giao thức định tuyến proactive tiêu biểu là OLSR (Optimized
Link State Routing Protocol) [3], BATMAN (The Better Approach To Mobile Adhoc Networking) [12] và DSDV (Destination Sequenced Distance Vector Routing)
[16].
Một tiêu chuẩn của giao thức định tuyến trong mạng Ad-hoc là điều khiển việc
quyết định của các nút định tuyến phải được lấy từ nguồn đến đích. Khi một nút
muốn tham gia một mạng lưới, nó phát hiện ra các cấu trúc liên kết bằng cách thơng
báo sự hiện diện của nó, và lắng nghe các broadcast từ các nút khác trong mạng.
Việc khám phá này được thực hiện định tuyến khác nhau theo thuật toán thực hiện
giao thức định tuyến trong mạng.


8

3.4 Giao thức định tuyến Reactive
Giao thức định tuyến Reactive được gọi là giao thức định tuyến theo yêu cầu vì vậy
giao thức chỉ thực hiện khi nó cần xây dựng một mạng lưới. Định tuyến reactive
thực hiện định tuyến bằng cách gửi thông điệp yêu cầu định tuyến (Route Request)
trong mạng. Khi một nút cần một đường đi nó sẽ gửi broadcast thông điệp RREQ

đến các nút kề. Các nút kề này sau khi nhận được thông điệp RREQ sẽ broadcast
tiếp thông điệp đến các nút lân cận của nó. Q trình này tiếp tục cho đến khi nút
đích (hoặc nút trung gian có giữ đường đi đến đích) nhận được RREQ thì sẽ sinh ra
thơng điệp RREP trả lời và gửi ngược về cho nút có yêu cầu. Giải thuật sẽ có thời
gian đáp ứng chậm khi mạng lớn và sẽ gây ra nghẽn khi có quá nhiều yêu cầu định
tuyến. Bất lợi của thuật toán này là nó có độ trễ cao trong việc tìm kiếm trong một
mạng lưới. Chúng ta sẽ xem xét giao thức định tuyến reactive, tiêu biểu là AODV
[17]
3.4.1 Giao thức định tuyến AODV
Giao thức định tuyến AODV thuộc loại giao thức định tuyến theo yêu cầu. Giải
thuật định tuyến AODV cho phép tìm đường tự động giữa nhiều nút. Giải thuật định
tuyến AODV cho phép tìm đường nhanh chóng trong mạng có nhiều biến động và
khơng giữ đường đi khi khơng cịn sử dụng để giảm chi phí định tuyến trên tồn
mạng. AODV sử dụng unicast trong khi tìm đường từ nguồn đến đích vì vậy nó
giảm được tải trong mạng khi có nhiều u cầu tìm đường
Giải thuật AODV sử dụng các thông điệp Route Request (RREQ), Route Reply
(RREP) và Route Error (RERR) để thực hiện việc định tuyến. Khi một nút cần thiết
lập đường đi đến một nút đích nó sẽ flooding thông điệp RREQ trong mạng đến các
nút kề. Nút kề này sau khi nhận được gói tin yêu cầu định tuyến RREQ sẽ chuyển
tiếp gói yêu cầu đến các nút lân cận khác. Khi nút đích (hoặc nút trung gian có giữ
đường đi đến đích) nhận được u cầu sẽ sinh ra thông điệp RREP trả lời yêu cầu
và gửi ngược về cho nút có yêu cầu. Số lượng nút tối đa mà thơng điệp RREQ có
thể đi qua được quy định bởi trường TTL trong thông điệp.
Mỗi nút cũng sẽ quản lý trạng thái của nút kế tiếp trong một đường đi tích cực. Khi
một nút phát hiện nút kế tiếp khơng hoạt động nó sẽ gửi thông điệp RERR cho các
nút thuộc danh sách các nút trước nó có sử dụng làm đường đi để thơng báo hủy bỏ
tuyến đường đi qua nút không hoạt động này. Danh sách các nút này được thu thập
trong quá trình sinh và gửi thơng điệp RREP.
Giải thuật sử dụng một bảng đường đi để quản lý thông tin về các đường đi tích cực
và dùng phương pháp đánh số thứ tự thông điệp (DSN) để phân biệt độ mới của

thơng điệp và để đảm bảo khơng gửi vịng thơng điệp cũ.
Hình III-2 mơ tả việc gửi các thơng điệp tìm đường RREQ (đường in đậm) và
RREP ( đường nét đứt ) của AODV từ nút A đến nút B trong mạng MANET.


9

Hình III-2: Gửi thơng điệp RREQ và RREP trong mạng MANET của AODV

3.5 Giao thức định tuyến Proactive
Giao thức định tuyến proactive xây dựng và duy trì các thơng tin định tuyến về tất
cả các nút trong mạng. Việc định tuyến trong giao thức định tuyến proactive thực
hiện bằng cách định kỳ gửi thơng điệp định tuyến và bảo trì đường đi trong mạng.
Mỗi nút luôn giữ một danh sách các đích đến cũng như các đường đi hợp lệ. Giao
thức định tuyến proactive có rất nhiều ưu điểm và cũng có khuyết điểm. Một trong
những ưu điểm của nó là các nút có thể dễ dàng có được thơng tin định tuyến, và nó
dễ dàng bắt đầu một phiên làm việc. Khuyết điểm của nó là giải thuật cần một
lượng lớn thơng điệp để bảo trì đường đi và tốn nhiều thời gian để tính tốn lại bảng
đường đi khi mạng có biến động. Chúng ta sẽ xem xét giao thức định tuyến
proactive tiêu biểu OLSR [3].
3.5.1 Giao thức định tuyến OLSR
Giao thức định tuyến OLSR [3] là giao thức định tuyến thuộc loại giao thức định
tuyến proactive và cũng được gọi là giao thức bảng định hướng vì nó ln ln lưu
trữ và cập nhật bảng định tuyến của nó. OLSR theo dõi các bảng định tuyến và dựa
vào đó để cung cấp kết quả định tuyến ngay khi có yêu cầu. OLSR có thể thực hiện
được trong các mạng khơng dây ad-hoc và nó được tối ưu khi dùng trong mạng này.


10

Trong giao thức định tuyến OLSR không phải tất cả các nút trong mạng đều được
gửi thông điệp định tuyến mà chỉ sử dụng các nút MPR để flooding thông điệp định
tuyến nhằm giảm lượng thông điệp định tuyến trong mạng. Những nút MPR có thể
được chọn từ những nút kề của nút nguồn và mỗi nút sẽ chọn một tập các nút xung
quanh nó làm các nút MPR (phải đảm bảo kết nối này là đối xứng). Các nút MPR sẽ
thông báo cho các nút khác trong mạng rằng nó có thể đi đến những nút đã chọn nó
làm MPR. Việc chọn các nút làm MPR thu được từ khi gửi thông điêp Hello đến
các nút lân cận.
Những tuyến đường được xây dựng trước khi bất kỳ nút nguồn dự định gửi một
thơng điệp tới một nút đích được chỉ định. Và tất cả các nút trong mạng đều giữ một
bảng định tuyến. Đây là lý do thông điệp điều khiển cho OLSR là tối thiểu so với
các giao thức định tuyến reactive khác và nó cung cấp một tuyến đường ngắn nhất
đến đích trong mạng. Vì khơng cần để xây dựng các tuyến đường mới khi các nút
trong mạng ổn định nên OLSR làm giảm sự chậm trễ khi định tuyến các tuyến
đường.
Giải thuật OLSR được thiết kế hồn tồn phân bố, khơng cần nút điều khiển trung
tâm và cũng không cần đảm bảo thông tin được trao đổi một cách tin cậy, do đó
thích hợp với mạng khơng dây hay bị mất dữ liệu do mất tín hiệu. Ngoài ra giao
thức định tuyến OLSR cũng dùng phương pháp đánh số thứ tự để phân biệt độ mới
của thơng điệp và tránh sự trùng lặp thơng điệp.
Trong hình III-3 là hình gửi các thơng điệp trong mạng của giao thức OLSR, thông
điệp được gửi từ nút nguồn đến các nút MPR và chỉ các nút MPR mới có quyền
chuyển tiếp thông điệp đến các nút khác. Việc hạn chế flooding trong mạng thông
qua các nút MPR làm giảm tải trong mạng đồng thời vẫn đảm bảo flooding thông
điệp đến tất cả các nút trong mạng.


11

Hình III-3 : Gửi thơng điệp thơng qua các MPR của giao thức OLSR

3.6 Giải thuật XL
Phần chính của giải thuật XL [1],[14] là ba luật cơ bản S1,S2 và C1 để truyền cập
nhật trong mạng, gồm các luật sau
 Luật S1: Khi chi phí kết nối tăng lên.
Khi một kết nối có chi phí tăng thì nó sẽ gây ra sự tăng chi phí của mọi đường đi
chứa nó. Để đảm bảo cho mọi đường đi tối ưu ta sẽ gửi cập nhật này cho tất cả các
nút còn lại. Luật S1 đảm bảo rằng các chi phí nhận được là hữu hạn do đó đường đi
tính được sẽ khơng bị lặp vịng.
 Luật S2: Khi kết nối được dùng trong cây đường đi ngắn nhất của nút thì
phải truyền cho nút kề trong cây đường đi đó.
Luật S2 đảm bảo rằng cây đường đi được truyền theo đường đi ngắn nhất, chi phí
được tính giảm dần theo cây đường đi.
Kết hợp hai luật S1 và S2 lại sẽ đảm bảo tính đúng đắn của giải thuật. Mọi đường đi
tính được đều hữu hạn và khơng xảy ra tình trạng lặp vòng.
 Luật C1: Khi cập nhật làm cho chi phí đến một đích bất kỳ giảm hơn (1+  )
lần,  là thông số đầu vào của giải thuật.
Giải thuật có thơng số đầu vào  sẽ có bao đóng về chi phí đường đi là (1 +  ).
Nghĩa là sau khi mạng tĩnh thì chi phí đường đi tìm thấy bởi giải thuật khơng vượt
q (1 +  ) lần chi phí đường đi tối ưu với mọi đường đi tìm được.


12

Luật C1 đảm bảo rằng tất cả các nút có thể đi tới đều có đường đi và đảm bảo bao
đóng về chi phí đường đi (ln nhỏ hơn hay bằng (1+  ) lần đường đi tốt nhất).
Tác giả cũng chứng minh rằng ba luật trên đảm bảo tính đúng đắn, tính đầy đủ và
bao đóng để thực hiện định tuyến. Phần chứng minh hình thức đã được tác giả trình
bày kĩ trong phần phụ lục [1] và trong phần chứng minh giải thuật XL [14]. Có thể
xem thêm các ví dụ mơ tả giải thuật chi tiết trong tài liệu [14]. Tác giả giải thuật

thực hiện việc mô phỏng giải thuật ở mức các nút trao đổi thông điệp với nhau và
tính tốn bảng định tuyến. Kết quả mô phỏng của tác giả rất khả quan, lượng cập
nhật giảm gần 10 lần so với các giải thuật định tuyến thuộc họ định tuyến link-state
cơ bản trong khi thời gian đáp ứng đường đi mới vẫn tương đương. Hình III-4 so
sánh thời gian đáp ứng và lượng thông điệp định tuyến khi dùng giải thuật định
tuyến XL so với các giải thuật định tuyến khác thông qua mô phỏng.