Nghiên cứu và cài đặt bảng định tuyến động sử dụng cấu trúc dữ liệu cây phân loại đa hậu tố (CMST)

Nghiên cứu và cài đặt bảng định tuyến động sử dụng cấu trúc dữ liệu cây phân loại đa hậu tố(CMST), tài liệu báo cáo cự chay dành cho sinh viên cơ sở dữ liệu, tài liệu dùng cho sinh viên đại học cao đẳng, Nghiên cứu và cài đặt bảng định tuyến động sử dụng cấu trúc dữ liệu cây phân loại đa hậu tố(CMST) Nghiên cứu và cài đặt bảng định tuyến động sử dụng cấu trúc dữ liệu cây phân loại đa hậu tố(CMST) Nghiên cứu và cài đặt bảng định tuyến động sử dụng cấu trúc dữ liệu cây phân loại đa hậu tố(CMST)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

NGHIÊN CỨU VÀ CÀI ĐẶT BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG

SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỮ LIỆU CÂY PHÂN LOẠI ĐA HẬU TỐ (CMST)

ĐỀ TÀI:

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN MẠNH HÙNGHỌC VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN TUẤN NGHĨA

TÍNH KHOA HỌC TÍNH THỰC TIỄN

TĂNG CHẤT LƯỢNG PHẦN CỨNG

CẢI TIẾN CTDL

VÀ THUẬT TOÁN

NGHIÊN CỨU VÀ CÀI ĐẶT BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG

SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỮ LIỆU CÂY PHÂN LOẠI ĐA HẬU TỐ(CMST)

ĐỀ TÀI:

NHỮNG ĐÓNG GÓP KHOA HỌC CHÍNH

NGHIÊN CỨU CTDL CMST

VÀ CẢI TIẾN NỀN TẢNG LÝ THUYẾT

CẤU TRÚC K-CMSTCÁC THAO TÁC TRÊN CÂY K-CMST

TÍNH CHẤT CÂY K-CMSTHIỆU QUẢ CỦA K-CMSTCẢI TIẾN K-CMST

ĐÁNH GIÁK-CMST & K-IPCMST

ĐỊNH TUYỀN

DỰA VÀO LMP

CIDR (1993)

* Định tuyến là quá trình tính toán để đưa ra quyết định chọn đường đi cho gói tin dựa trên một số tiêu chí nhất định, khi gói tin được truyền từ trạm nguồn đến trạm đích trong một liên mạng

Have to find LMP

* Router quyết định chọn Nexthop của gói tin đến dựa vào thông tin trong tiêu đề gói tin và một bảng các quy tắc (luật) trong bảng định tuyến

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ CẤU TRÚC CỦA BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG

Left(w) s(w) (port(s(w))) Nexthop Right(w)

CẤU TRÚC CỦA MỘT NÚT CÂY k - CMST

THAO TÁC BẢNG ĐỊNH TUYẾN

Thao tác chèn tiền tố: CMST_INSERT(p, v)

Input: tiền tố p; Cây k-CMST gốc v

Output: p được chèn vào k-CMST

Độ phức tạp tính toán: O(W/k);

MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG THUẬT TOÀN CHÈN

Chèn : ( 00100* , Q )

THAO TÁC BẢNG ĐỊNH TUYẾN

Thao tác Tra cứu: CMST_LOOKUP(DA, v)

Input: Địa chỉ đích DA; nút gốc v

Output: nexthop của luật có tiền tố

đích khớp dài nhất với DA

Độ phức tạp tính toán: O(W/k);

MÔ TẢ THUẬT TOÁN TRA CỨU

MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG THAO TÁC XÓA

Xóa tiền tố : (0010010*,G)

MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CÂY k - CMST

- Số tiền tố tối đa trong nút chính: 2k+1

, trong nút thứ cấp: 2k-1

- Sự phân loại các hậu tố:

Chiều cao cây: h < (W/k+k-1)

p: hậu tố trong u, có tiền tố nguyên thủy là p’

q: hậu tố trong v, có tiền tố nguyên thủy là q’

Len(p) < k  PT of (v)Len(p) = k  portr(v)Len(p) > k  fr(v)

- Nhiều hậu tố trong 1 nút

- Sự phân loại các tiền tố:

k-CMST là cấu trúc có nhiều ưu điểm so với các cấu trúc khác (trong chương 2) trong ứng dụng làm bảng định tuyến động

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐỊNH TUYẾN CỦA CÂY k-CMST

Chiều cao cây giảm, số lần truy cập bộ nhớ giảmGiảm không gian so khớp các tiền tố

- LMP có thể được kết luận mà không cần đi tới nút lá

CÁC KỸ THUẬT CẢI TIẾN K-CMST

lưu lại kết quả tra cứu lân cận

Trước khi thực hiện tra cứu thì tìm

trong bộ đệm trước, nếu có thì lấy

từ bộ đệm, ngược lại, thì tra cứu rồi

lưu vào bộ đệm

ĐÁNH GIÁ: Có hiệu quả cao,

nhưng cần lưu chọn dung lượng và

cấu trúc Cache phù hợp

KỸ THUẬT THAY ĐỔI THỨ TỰ

TRA CỨU

Ý TƯỞNG: Có thể làm giảm số lần tra

cứu, cập nhật LMP (trong cây PT)

PHƯƠNG PHÁP: Không thực hiện tra

cứu trong cây PT, mà lưu các gốc cây PT

cần tra cứu vào Stack và thực hiện tra cứu

sau cùng

ĐÁNH GIÁ: Có hiệu quả, nhưng chỉ rõ

ràng khi cây cao, và việc tra cứu trong

cây PT là phức tạp

NHƯỢC ĐIỂM: Gia tăng chi phí bộ nhớ

- Chọn giá trị β (β = Min(len(p)) )

CÁC KỸ THUẬT CẢI TIẾN K-CMST

KỸ THUẬT PHÂN HOẠCH k-CMST THÀNH k-PCMST

- Mảng A[i] không quá 2β phần tử, mỗi phần tử

có 2 trường: Output_port và pointer (trỏ tới nút

gốc của một k-CMST con)

- Chiều cao cây giảm mà không làm tăng bước

nhảy k

THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ k-CMST và k-IPCMST

SO SÁNH THỜI GIAN TRA CỨU CỦA 2-CMST VÀ 2-IPCMST

VỚI SỐ LUẬT CỐ ĐỊNH 4000 LUẬT

k-IPCMST: là thuật toán cải tiến k-CMST trên cơ sở áp dụng tổng hợp 3 kỹ

thuật tăng tốc nói trên

SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA SỐ LƯỢNG LUẬT TỚI THỜI GIAN TRA CỨU

 Sự ảnh hưởng này là không lớn

KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN:

HƯỚNG PHÁT TRIỂN:

Kết quả nghiên cứu thu được có tính khoa học, chính xác và ổn định cao:

- Khẳng định ưu thế của CTDL cây k-CMST trong ứng dụng làm BĐTĐ

- Đề xuất thuật toán k-IPCMST có hiệu quả định tuyến cao hơn

Nhằm khắc phục một số hạn chế:

- Chi phí bộ nhớ k-IPCMST cao hơn k-CMST

- Chưa cấp phát bộ nhớ theo mức tối ưu (mức nút càng cao, yêu cầu bộ nhớ càng giảm)

- Một số phần của các quá trình xử lý có thể xử lý song song chưa được áp dụng

- Hệ thống lại nền lý thuyết và lịch sử vấn đề nghiên cứu

SẮP XẾP THEO MỨC ĐỘ LIÊN QUAN TRỰC TIẾP GIẢM DẦN:

1 Sun-Yuan Hsieh & Ying-Chi Yang, (2011), “A classified multi-suffix trie for ip lookup and update”, Computers IEEE Transactions, 6, (5), 726 -731

2 M Berger, (2003), “IP lookup with low memory requirement and fast update”, Workshop High Performance Switching and Routing, 287-291

3 Nilsson, S & Karlsson, G, (1999), “IP-address lookup using LC-tries”, Computers IEEE Transactions, 6, (17), 1083 -1092

4 Jinpeng Jia, Chuang Lin, Weidong Liu(2003), “A Fast Two Way IP Lookup Algorithm Based Multibit - Trie”, Computer Networks and Mobile Computing, 2003 ICCNMC,

International Conference, 136 -142

……