Bài giảng Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 8: Tìm đường trong mạng chuyển mạch

Bài giảng Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 8: Tìm đường trong mạng chuyển mạch cung cấp cho người đọc các kiến thức: Tìm đường trong mạng chuyển mạch mạch, tìm đường trong mạng chuyển mạch gói, các giải thuật tìm đường đi ngắn nhất. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên Công nghệ thông tin dùng làm tài liệu tham khảo phục vụ học tập và nghiên cứu.

dce

• Xử lý được tải trên mạng vào giờ cao điểm

• Giảm thiểu số lượng thiết bị trong mạng (node và trunk)

• Có những trường hợp lưu thông trên mạng vượt quá tải đã thiết kế

• Mạng phải đảm bảo khả năng hoạt động ở một mức độ nào đó trong những trường hợp như vậy

dce

• Static Hierachical Routing

Sectional center

Primary center

Tol l center

tandem switch

Telephone Toll connecting

dce

– Cho phép thay đổi trong việc tìm đường tùy theo lưu thông trong mạng– Dùng cấu trúc ngang cấp cho các node trong mạng

– Đường đi thiết lập giữa hai thuê bao thay đổi tùy theo khả năng tải và băng thông của đường truyền tại thời điểm thiết lập kết nối

– Dựa vào biến động trong mạng (tải, băng thông, ) để trao đổi cập

nhật thông tin tìm đường đi giữa các node trong mạng, từ đó tìm ra được đường đi tối ưu và cập nhật vào bảng routing ở các node

chuyển mạch trong mạng, còn gọi là State-dependent Routing

• Adaptive routing

– Kết hợp cả hai phương pháp này

dce

Alternate routing

kê trước

– Ưu tiên kết nối trực tiếp– Thứ tự ưu tiên dựa vào thống

kê lưu thông trên mạng– Fixed alternate routing

các đường đi theo từng thời

điểm khác nhau

– Dynamic alternate routing

dce

Tìm đường trong mạng chuyển mạch gói

– Chính xác– Đơn giản– Mạnh mẽ (robustness)

• Kh ả năng chuyển các gói trong điều kiện lỗi và quá tải

• Không m ất gói hoặc không làm đứt virtual circuit

– Ổn định

• H ệ thống có khả năng thay đổi theo điều kiện mạng thường có xu hướng không ổn định và đáp ứng chậm

• Congestion oscillation

– Công bằng vs tối ưu

• M ột số hệ thống ưu tiên chuyển các gói đến trạm gần hơn

• T ối ưu thông lượng nhưng không công bằng

dce

• Là tiêu chu ẩn được dùng để chọn đường

– Chi phí (cost) t ối thiểu

– Data rate (tỉ lệ nghịch)– Delay do các gói xếp hàng (tỉ lệ thuận)

dce

Chi phí các đường đi

dce

Th ời điểm và nơi quyết định việc tìm đường

gói

• Trong nhiều thiết kế, đường đi của mỗi virtual circuit thay đổi theo điều kiện của mạng

• Nhiệm vụ tìm đường được gán trước cho 1 số node

• Nguồn gởi chịu trách nhiệm tìm đườngCho phép người dùng chọn đường đi theo tiêu chí của họ

dce Ngu ồn thông tin mạng và thời điểm cập

nh ật thông tin

được dựa trên các thông tin về mạng

– Tải lưu thông– Chi phí của đường link

– Node sử dụng các thông tin cục bộ– Có thể thu thập thông tin từ các node kế cận– Có thể thu thập thông tin từ các node trên đường tiềm năng

– Thu thập thông tin từ tất cả các node

– Xác định khi nào các thông tin mạng được lưu trữ tại các node được

cập nhật– Cố định (Fixed) – không bao giờ được cập nhật– Động (Adaptive) – cập nhật thường xuyên

– Trade off

dce

• Chi ến thuật (Routing Strategies)

– Fixed routing – Flooding routing – Random routing – Adaptive routing

• T ất cả các đường đi qua

m ạng đều đã được thiết lập

t ừ trước và không cập nhật

theo các bi ến đổi về các

điều kiện tải, … trong mạng

• Đường đi được xác định

dùng gi ải thuật chi phí tối

dce

Flooding Routing

được dùng để giới hạn hay kết thúc quá trình truyền

R R P

dce

Adaptive Routing

dce

Isolated Adaptive Routing

không trao đổi thông tin routing với các node khác

– Cân bằng tải trên các đường ra– Đường ra có hàng đợi ngắn nhất có thể không đúng hướng cần đi

động, phù hợp với các mạng có kích thước nhỏ và hoạt động tương đối ổn định

dce

Adaptive Routing

• Distributed Adaptive Routing

– Trong phương pháp này, thông tin về tình trạng hoạt động hiện hành

của mạng sẽ được định kỳ trao đổi, cập nhật giữa các node trong toàn

mạng Sau đó thông tin này sẽ được phân bố về lại các node trong

mạng hay một số node trong mạng làm nhiệm vụ tìm đường để các node này cập nhật lại bảng routing

– Phương pháp này đáp ứng được với những thay đổi trạng thái của

mạng, nhưng đồng thời cũng làm tăng lưu lượng thông tin trong mạng

• Centralized Adaptive Routing

– Trong phương pháp này, thông tin về tình trạng hoạt động hiện hành

của mạng sẽ được định kỳ trao đổi, cập nhật giữa các node trong toàn

mạng Sau đó thông tin này sẽ được tập trung về một máy chủ trong

mạng làm nhiệm vụ routing– Tuy đáp ứng được với những thay đổi tức thời trong mạng nhưng phương pháp này có nhược điểm là thông tin routing trong toàn mạng

tập trung về một máy nên khi máy này không hoạt động thì toàn mạng

sẽ không hoạt động được

– Xác định đường đi ngắn nhất (chi phí thấp nhất) giữa 2 node

• Tiêu chuẩn đường ngắn nhất

– S ố chặng đường đi

– Giá tr ị liên kết

• Giải thuật

– Forward-search (Dijkstra) – Backward-search (Bellman-Ford)

– Đỉnh nguồn S: S ∈ V

• Output

– Đường đi ngắn nhất từ đỉnh nguồn S đến tất cả các đỉnh còn lại

– Di : đường đi ngắn nhất từ node nguồn S đến node i tại bước chạy

hiện hành của giải thuật– M: tập các đỉnh đã xét tại bước chạy hiện hành của giải thuật– dij: trọng số trên cạnh nối từ node i đến node j

dij = 0 nếu i trùng j

dij = Eij nếu i khác j

• Di = dsi (các c ạnh nối trực tiếp với S)

– Bước 2: cập nhật đường đi ngắn nhất

• Ch ọn đỉnh N ∈ V sao cho: DN = min {Di} ∀i ∈ V\M

5

dce

Node 2 Node 3 Node 4 Node 5 Node 6

5

dce

– Bước 3: lặp lại bước 2 cho đến khi không có đường đi mới nào ngắn hơn được tìm thấy thì dừng

– Kết quả D(h)N sẽ là đường đi ngắn

1

6 1

5

dce

5

dce

dce

• Tìm đường ngắn nhất từ node 1

3

4 3

4 3

4

7 3

5 4

0

1

4 3

4

7 3

5 4

0

1

dce

• Tìm đường ngắn nhất từ node A

E G

1

1 1

4

dce

• Tìm đường ngắn nhất từ node A

E G

1

1 1

3

4 5

3

4

dce

Dijkstra vs Bellman-Ford

• Bellman-Ford

tương ứng đến các node khác

các thông tin trao đổi với các node kề và các thông tin về chi phí liên k ết

• Dijkstra

dce

Đánh giá

khác

để theo kịp sự thay đổi

th ời gian trễ

– Dùng giải thuật tìm đường Dijkstra– Thích hợp cho mạng có tải trung bình hoặc nhẹ – Khi mạng tải nặng, có ít tương quan giữa thời gian trễ đo được và thời gian trễ gặp phải

– 1987– Việc tính toán chi phí của liên kết đã được thay đổi – Thời gian trễ trung bình được đo trong 10 giây cuối – Bình thường hóa dựa trên giá trị hiện tại và kết quả trước đó