Bài giảng Mạng máy tính: Chương 5 - Hoàng Thanh Hòa

Bài giảng môn Mạng máy tính - Chương 5: Cơ sở giao thức định tuyến. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Các khái niệm cơ bản trong định tuyến, các thuật toán định tuyến, một số giao thức định tuyến thông dụng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Trang 1

BÀI GIẢNG

Giảng viên: Hoàng Thanh Hòa

Trang 2

CHƯƠNG 5 CƠ SỞ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN

Các khái niệm cơ bản trong định tuyến

5.1

thông dụng

Trang 3

5.1 Các khái niệm cơ bản

Trang 4

Khái niệm định tuyến

 Là phương pháp xác định đường đi cho việc vận chuyển các gói tin từ nguồn đến đích hiệu quả nhất

 Do các thiết bị thuộc lớp 3 của mô hình OSI,

thường là Router

 Router phải xây dựng cho mình một bảng

chứa các thông tin cần thiết => đường đi tối

ưu nhất đến đích

Trang 5

Bảng định tuyến

 Là một bảng chứa thông tin về các tuyến

đường trên mạng, được lưu trữ trong RAM

của Router

 Bảng có thể được lập bởi người quản trị hoặc bằng các giao thức định tuyến

5 thanhhoa48dhv@gmal.com

Trang 6

Bảng định tuyến

 Gồm có các thông tin:

- Địa chỉ đích của mạng, mạng con của hệ

thống

- Địa chỉ IP của Router chặng kế tiếp phải đến

- Cổng đi đến Router kế tiếp

- Mặt nạ mạng của địa chỉ đích

- Khoảng cách để đến đích

- Thời gian từ khi Router cập nhật lần cuối

Trang 7

Khái niệm Metric

 Là một số đo mà giao thức định tuyến sử

dụng để từ đó chọn ra con đường tối ưu nhất

 Một giao thức định tuyến có thể sử dụng nhiều metric khác nhau

Trang 8

Khái niệm Metric

 Các metric thường được sử dụng là:

- Path Length (chiều dài tuyến đường): là metric

cơ bản, được xác định bằng số Hop giữa nguồn

và đích

- Reliability (độ tin cậy): là khái niệm chỉ độ tin

cậy của một liên kết

- Delay (độ trễ): Chỉ thời gian cần để chuyển một

packet từ nguồn tới đích

- Bandwith (băng thông): Chỉ lưu lượng dữ liệu

tối đa có thể truyền trên liên kết

Trang 9

 Có 2 loại giao thức định tuyến:

- Giao thức định tuyến nội vùng: Rip, OSPF,

IGRP, EIGRP

- Giao thức định tuyến ngoại vùng: BGP

Trang 10

Giao thức định tuyến

 Chức năng của giao thức định tuyến:

- Học thông tin định tuyến về các mạng từ

Trang 11

Giao thức được định tuyến

 Là giao thức được sử dụng để định hướng

cho gói dữ liệu của người dùng

 Cung cấp đầy đủ thông tin về địa chỉ lớp mạng

để gói dữ liệu có thể truyền từ host này tới

host khác dựa trên cấu trúc địa chỉ đó

 Các giao thức được định tuyến gồm có:

- Internet Protocol (IP)

- Internetwork Packet Exchange (EPX)

Trang 12

Khoảng cách địa lý

 Administrative Distance (AD): là thông số để

đánh giá độ tin cậy của thông tin định tuyến mà

Trang 13

5.2 Các thuật toán định tuyến

5.2.1 Thuật toán tìm đường đi ngắn nhất

5.2.2 Thuật toán định tuyến vector khoảng cách 5.2.3 Thuật toán trạng thái đường liên kết

5.2.4 So sánh các thuật toán

Trang 14

T huật toán tìm đường đi

ngắn nhất

 Thuật toán Bellman- Ford:

Bài toán: cho đồ thị G với các đỉnh A,B,C,D có độ dài và đường đi như hình dưới, tìm đường đi ngắn nhất từ B

đến D

Trang 15

ngắn nhất

Bước 0: Ta đánh dấu đỉnh xuất phát B là 0, các đỉnh còn lại là vô cực

Trang 16

ngắn nhất

Bước 1: Cập nhật lại chi phí các đỉnh A,C

Trang 17

ngắn nhất

Bước 2: Cập nhật lại chi phí các đỉnh C, D

Trang 18

ngắn nhất

Bước 3: Cập nhật lại chi phí đỉnh D

Trang 19

ngắn nhất

Bài toán: Tìm đường đi từ nút u đến các nút còn lại

Gọi: D(v) là độ dài đường đi ngắn nhất từ một đỉnh nào

đó tới v

T(v) là đỉnh nằm phía trước v trên đường đi ngắn

nhất

Trang 20

ngắn nhất

Dùng thuật toán Bellman- Ford ta có bảng:

K=2 2,u 1,u 3,y 2,x 8,w

K=3 2,u 1,u 3,y 2,x 4,y

K=4 2,u 1,u 3,y 2,x 4,y

K=2 2,u 1,u 3,y 2,x 8,w

K=3 2,u 1,u 3,y 2,x 4,y

Trang 21

ngắn nhất

Như vậy ta có bảng định tuyến cho nút u:

Trang 22

ngắn nhất

 Thuật toán Dijkstra:

Xét bài toán tương tự như trên, xác định bảng định tuyến của nút u:

Trang 23

ngắn nhất

Áp dụng Dijsktra ta có bảng phân tích như sau:

Lặp T D(v), T(v) D(x), T(x) D(w),T(w) D(y), T(y) D(z), T(z)

Khởi tạo vxwyz 2,u 1,u 5,u ∞,u ∞,u K=1 vwyz 2,u 4,x 2,x 10,w K=2 wyz 3,y 2,x 8,w K=3 wz 3,y 4,y

Lặp T D(v), T(v) D(x), T(x) D(w),T(w) D(y), T(y) D(z), T(z)

Khởi tạo vxwyz 2,u 1,u 5,u ∞,u ∞,u K=1 vwyz 2,u 4,x 2,x 10,w K=2 wyz 3,y 2,x 8,w K=3 wz 3,y 4,y K=4 z 4,y

thanhhoa48dhv@gmal.com

Trang 24

ngắn nhất

Từ bảng phân tích ta có bảng định tuyến của nut u là:

Trang 25

T huật toán Vector khoảng cách

 Distance Vector gồm 2 phần: Distance và

Vector Trong đó:

- Distance là khoảng cách (metric) để đến đích

- Vector là hướng để đi đến đích, nó được xác

định bởi next-hop của tuyến đường

 Mỗi Router chỉ cần biết 2 yếu tố khi chọn

đường: chọn theo hướng nào, khoảng cách tới đích là bao nhiêu

Trang 26

Là thuật toán nhằm chọn ra đường đi tốt nhất

đến đích dựa trên Bellman- Ford

Trang 27

 Các giao thức sử dụng Distance Vector gửi

các cập nhật định tuyến theo chu kỳ hoặc khi cấu trúc mạng có sự thay đổi

 Mỗi Router sẽ gửi toàn bộ bảng định tuyến của mình cho các Router kết nối trực tiếp với nó

 Khi tất cả các Router cập nhật đầy đủ thông tin

về các tuyến đường tới các mạng đích =>

mạng đã hội tụ

Trang 28

Trang 29

T huật toán trạng thái đường

 Sử dụng các gói tin LSA mang thông tin cập

nhật về trạng thái đường liên kết của các

Router khác trong mạng

Trang 30

liên kết

 Cơ chế hoạt động:

- Sử dụng thông tin từ gói tin Hello và LSA

nhận được từ Router hàng xóm để xây dựng

cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng

- Sử dụng thuật toán SPF (Dijkstra) để tìm ra đường ngắn nhất đến từng mạng

- Lưu kết quả chọn đường trong bảng định

tuyến

Trang 31

liên kết

 Ưu điểm:

- Thời gian hội tụ mạng nhanh hơn

- Mỗi router có một sơ đồ đầy đủ và đồng bộ

về toàn bộ cấu trúc hệ thống mạng Do đó

chúng rất khó bị vòng lặp

- Router sử dụng thông tin mới nhất để quyết định chọn đường đi

- Các giao thức định tuyến trạng thái đường

liên kết có hỗ trợ chia mạng con và phân

vùng

Trang 32

Trang 33

5.3 Một số giao thức định tuyến

 Giao thức RIP (Routing Information Protocol)

 Giao thức IGRP (Interior Gateway Routing

Protocol)

 Giao thức OSPF (Open Short Path First)

Trang 34

Giao thức định tuyến RIP

 RIP là giao thức định tuyến véc tơ khoảng

Trang 35

 Các giá trị thời gian:

- Update time: 30 giây

- Invalid time: 180 giây

- Holddown time: 180 giây

- Flush time: 240 giây

Trang 36

- Tất cả các gói tin của RIP đều được đóng gói vào UDP segment với cả hai trường source

và destination Port là 520

- Request message: được sử dụng để gửi một

yêu cầu tới router hàng xóm để gửi update

- Reponse message: mang thông tin update

Trang 37

- Router gửi broadcast bản tin Request ra tất

cả các cổng đang hoạt động => đợi

- Các router hàng xóm nhận được các Request message rồi gửi Response message chứa

toàn bộ bảng định tuyến

- Khi nhận được thông tin định tuyến:

→ tuyến đường đang tồn tại sẽ bị thay thế bởi tuyến đường mới có hop count nhỏ hơn

→ bỏ qua nếu hop count lớn hơn

Trang 38

 Cấu trúc gói tin RIP:

Trang 39

Giao thức định tuyến IGRP

 IGRP là giao thức định tuyến véc tơ khoảng

cách, có chu kỳ update là 90 giây

 IGRP không sử dụng hopcount trong metric

của mình, tuy nhiên nó vẫn theo dõi được

hopcount

 Kích thước của mạng cài đặt IRGP có thể lên tới 255 hop

Trang 40

 Các giá trị về thời gian:

- Update time: 90 giây

- Invalid time: 270 giây

- Holddown time: 280 giây

- Flush timer: 630 giây

Trang 41

 Đường nội bộ (Interior route): đường nối trực

tiếp với Router

 Đường hệ thống (System route): là những

đường đi giữa các mạng trong cùng một AS

 Đường ngoại vi (Exterior route): là những

đường đi ra ngoài AS

Trang 42

 Cấu trúc gói tin IGRP:

Trang 43

Giao thức định tuyến OSPF

 OSPF là giao thức định tuyến theo trạng thái

đường liên kết, sử dụng thuật toán Dijkstra

 OSPF có ưu điểm là hội tụ nhanh, hỗ trợ mạng

có kích thước lớn và không xảy ra vòng lặp

định tuyến

 OSPF có thể chia một AS thành nhiều vùng

(Area) khác nhau để giảm lưu lượng định

tuyến, dễ quản trị

 Là giao thức hỗ trợ chia mạng con

Trang 44

Giao thức định tuyến OSPF

 Cơ chế hoạt động: gồm có 3 hoạt động

- Tìm kiếm và xác lập mối quan hệ với Router hàng xóm

- Trao đổi cơ sở dữ liệu (LSDB exchange)

- Sử dụng thuật toán Dijkstra để tính toán con đường tốt nhất đặt vào bảng định tuyến

Trang 45

Bài tập định tuyến

 Sử dụng thuật toán Bellman –Ford, Dijkstra lập bảng định tuyến cho Node A

Trang 46

Đề kiểm tra lại

Cho địa chỉ IP: 192.168.10.210/27

1 Cho biết địa chỉ IP trên thuộc mạng có chia

mạng con không? Tại sao?

2 Tìm địa chỉ mạng, địa chỉ broadcast và dải

đia chỉ host của mạng con chứa IP trên

3 Hãy chia mạng con vừa tìm đƣợc thành 4

mạng con mới, liệt kê các địa chỉ mạng, địa chỉ Broadcast, dải địa chỉ host của 4 mạng

con này

Trang 47

Hãy cho biết địa chỉ mạng con đó, địa chỉ

Broadcast của mạng và liệt kê các host hợp lệ, tính số lƣợng host trong mạng?

Trang 48

Bài tập

Giả sử ta có một địa chỉ Host là:

172.16.40.32/255.255.240.0

1 Host trên thuộc mạng có chia mạng con

không? tại sao? Nếu có thì có bao nhiêu

mạng con và mỗi mạng con có bao nhiêu

host

2 Tìm địa chỉ mạng, địa chỉ Broadcast của

mạng chứa host trên

3 Liệt kê dãy địa chỉ host của mạng con vừa

tìm đƣợc

Trang 49

Bài tập

Cho hệ thống mạng gồm 228 host và địa chỉ IP đƣợc thiết lập ở lớp 192.168.1.0/24 Hãy chia hệ thống này thành 4 mạng con (Net 1: 120 host, Net 2: 60 host, Net 3: 30 host, Net 4: 18 host) dựa theo kỹ thuật VLSM gồm các thông tin:

- Địa chỉ mạng con (Network ID)

- Subnet Mask của mạng con

- Dải địa chỉ host của mỗi mạng con

- Địa chỉ Broadcast

- Diệp hoàng bảo bảo

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	2,28 MB