Bài giảng mạng máy tính giải thuật định tuyến

Toàn cục: ❒ Tất cả các router biết toàn bộ topo với thông tin về chi phí ❒ Các giải thuật “link state” Phân tán: ❒ router biết các láng giềng và chi phí nối ñến ñó ❒ Quá trình tính toán

Chương 8

GIẢI THUẬT ĐỊNH TUYẾN (ROUTING ALGORITHM)

Giải thuật ñịnh tuyến 4-2

2 3

0111

Tham số trong header của gói ñến

routing algorithm

local forwarding table header value output link

0100 0101 0111 1001

3 2 2 1

Tổng quan: Phối hợp giữa routing và

forwarding

Giải thuật ñịnh tuyến 4-4

u

y

x

wv

Tổng quan: Chi phí liên kết (cost)

u

y

x

wv

- ví dụ c(w,z) = 5

• chi phí ñược xác ñịnh tùy theo các yếu tố như băng thông, mức ñộ nghẽn

Chi phí của ñường ñi (x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp)

Câu hỏi: Đâu là ñường ñi có chi phí nhỏ nhất giữa u và z ?

Giải thuật ñịnh tuyến sẽ xác ñịnh ñường ñi có chi phí nhỏ nhất

Giải thuật ñịnh tuyến 4-6

Tổng quan: Phân loại giải thuật ñịnh tuyến

Thông tin toàn cục hay

phân tán?

Toàn cục:

❒ Tất cả các router biết toàn

bộ topo với thông tin về chi phí

❒ Các giải thuật “link state”

Phân tán:

❒ router biết các láng giềng và

chi phí nối ñến ñó

❒ Quá trình tính toán lặp lại,

trao ñổi thông tin với các láng giềng

❒ Các giải thuật “distance

vector”

Tĩnh hay ñộng?

Tĩnh:

❒ Các tuyến ñược xác lập và thay ñổi bởi người quản trị

Giải thuật ñịnh tuyến 4-8

Một giải thuật Link-State

Giải thuật Dijkstra

❒ Các node biết tất cả topo

Giải thuật Dijsktra

13 /* new cost to v is either old cost to v or known

14 shortest path cost to w plus cost from w to v */

15 until all nodes in N'

Giải thuật ñịnh tuyến 4-10

D(v),p(v)

2,u2,u2,u

D(w),p(w)

5,u4,x3,y3,y

D(x),p(x)

1,u

D(y),p(y)

∞2,x

D(z),p(z)

∞

∞

4,y4,y4,y

u

y

x

wv

5

Kết quả có cây SPT (shortest-path tree) từ u:

v x y w

(u,v) (u,x) (u,x) (u,x) ñích link

Xây dựng forwarding table cho u:

Giải thuật ñịnh tuyến 4-12

Giải thuật Distance Vector (1)

Phương trình Bellman-Ford (qui hoạch ñộng)

Định nghĩa:

If dx(y) := chi phí nhỏ nhất từ x ñến y

Then

dx(y) = min {c(x,v) + dv(y) }

Trong ñó min lấy tất cả các láng giềng v của x

v

Giải thuật ñịnh tuyến 4-14

5

Đã biết, dv(z) = 5, dx(z) = 3, dw(z) = 3

du(z) = min { c(u,v) + dv(z),

c(u,x) + dx(z), c(u,w) + dw(z) }

Giải thuật Distance Vector (2)

❒ Dx(y) = ước lượng chi phí nhỏ nhất từ x ñến y

❒ Node x biết chi phí ñến mỗi láng giềng v của

Giải thuật ñịnh tuyến 4-16

Giải thuật Distance vector (3)

Cơ sở:

❒ Theo thời gian, mỗi node gửi ước lượng distance

vector của nó ñến các láng giềng

❒ Bất ñồng bộ

❒ Khi node x nhận một ước lượng DV mới từ láng giềng,

nó cập nhật DV của nó bằng phương trình B-F:

❒ Dưới các ñiều kiện tự nhiên, ước lượng Dx(y) h ộ i t ụ

d ầ n v ề chi phí nh ỏ nh ấ t th ự c s ự dx(y)

Giải thuật Distance vector (4)

❒ Mỗi node chỉ thông báo cho

láng giềng khi thay ñổi DV

của nó

❍ Đến lượt các láng giềng

thông báo cho các láng

giềng của chúng nếu cần

Mỗi node:

Chờ (Thay ñổi trong DV của

nút bên cạnh)

Tính lại ước lượng DV

Nếu DV thay ñổi, Báo chonút bên cạnh

Giải thuật ñịnh tuyến 4-18

x y z x

y z

y z

y z

∞ ∞

∞ ∞ ∞ cost to

x y z x

x y z x

y z

y z

y z

y z

∞ ∞

∞ ∞ ∞

cost to

x y z x

y z

y z

y z

y z

Giải thuật ñịnh tuyến 4-20

Thay ñổi chi phí liên kết

Các thay ñổi chi phí liên kết:

❒ node phát hiện thay ñổi chi phí liên

kết nội bộ

❒ Cập nhật thông tin ñịnh tuyến, tính

toán lại distance vector

❒ Nếu DV thay ñổi, thông báo cho láng

giềng

1 4

Nó tính lại chi phí nhỏ nhất ñến x và gửi DV mới cho các láng giềng.

Tại t2, y nhận cập nhật từ z và cập nhật bảng của nó Chi phí nhỏ nhất của y không thay ñổi và do ñó y không gửi bất kỳ thông ñiệp nào ñến z

Giải thuật ñịnh tuyến 4-22

❒ Mỗi quản trị mạng muốn kiểm soát ñịnh tuyến bên trong

mạng của họ

Định tuyến phân cấp

Giải thuật ñịnh tuyến 4-24

AS1

AS2

1a

2c2b1b

Intra-AS Routing algorithm

Inter-AS Routing algorithm

Forwarding table

3c

Liên kết giữa các AS

❒ forwarding table ñược xây dựng nhờ vào giao thức ñịnh tuyến nội vùng và liên vùng (intra-AS và inter-AS

routing protocol)

❍ intra-AS cài ñặt các mục cho các ñích nội vùng

❍ inter-AS & intra-As cài ñặt các mục cho các ñích nằm bên ngoài

3b 3a

1c

2aAS3

AS1

AS2

1a

2c2b1b

AS1 phải:

1 Học ñể biết các ñích nào

có thể ñến ñược thông qua AS2, ñích nào có thể ñến ñược thông qua AS3

2 Phát tán thông tin về khả

năng ñến ñược này ñến tất cả các router trong AS1

Đây là một nhiệm vụ của giao

thức ñịnh tuyến inter-AS

Giải thuật ñịnh tuyến 4-26

Ví dụ: thiết lập forwarding table trong router 1d

❒ Giả sử AS1 học và biết ñược (thông qua giao thức inter-AS) subnet

x có thể ñến ñược thông qua AS3 (gateway 1c), không thể thông quaAS2

❒ Giao thức inter-AS phát tán thông tin này ñến tất cả các router bên trong

❒ Từ giao thức intra-AS mà router 1d xác ñịnh ñược giao tiếp I của nó

là tiếp tục con ñường có chi phí nhỏ nhất ñến 1c

❍ Ghi vào forwarding table một mục (x,I)

3c

x

…

Ví dụ: Chọn trong số nhiều AS

❒ Giả sử từ giao thức inter-AS, AS1 học và biết subnet

x có thể ñến ñược từ AS3 và từ AS2.

❒ Để cấu hình forwarding table, router 1d phải xác

ñịnh gateway nào nó nên chuyển gói có ñích là x

❍ Đây là một tác vụ nữa của giao thức ñịnh tuyến

AS1

AS2

1a

2c2b1b

Giải thuật ñịnh tuyến 4-28

Chọn gateway

có chi phí ñường ñi nhỏ

nhất

Xác ñịnh giao tiếp I dẫn ñến gateway ñã chọn, nhập (x,I) vào forwarding table

Ví dụ: Chọn trong số nhiều AS

❒ Gửi gói ñến router nào có chi phí thấp

nhất.