Bài giảng Mạng máy tính: Chương 4.1 - Nguyễn Cao Đạt

Bài giảng Mạng máy tính: Chương 4.1 do Nguyễn Cao Đạt biên soạn nhằm trang bị cho các bạn những kiến thức về lớp Network (mục tiêu, thiết bị, tổ chức, giải thuật,..). Bài giảng phục vụ cho các bạn chuyên ngành Công nghệ thông tin và những bạn quan tâm tới lĩnh vực này.

Trang 1

Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin Trang 1

CHƯƠNG IV

LỚP NETWORK

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM

LỚP NETWORK

z Mục tiêu thiết kế lớp network :

– Liên mạng:

z Sử dụng cách đánh địa chỉ mạng có tính toàn cục

z Sử dụng nhiều kỹ thuật liên kết (LAN, WAN)

– Định tuyến trong liên mạng.

– Giải quyết tắc nghẽn.

Trang 2

z Thiết bị sử dụng :

– Chuyên dụng và dùng vào mục đích đặc biệt.

– Làm việc được với các kỹ thuật LAN hay WAN.

– Được biết dưới tên là router hay đôi khi còn gọi là

gateway.

•router

LỚP NETWORK

z Tổ chức bên trong của lớp network :

– Virtual circuit

z Cầu nối được thiết lập như là đường đi của packet

z Tất các các dữ liệu truyền qua cầu nối

z Cầu nối đóng thì virtual circuit sẽ đóng

– Datagram

z Packet được tìm đường độc lập

z Từng datagram chứa đựng đầy đủ các địa chỉ

Trang 3

z Ví dụ về IP (Internet Protocol)

– RFC 791

– Giao thức lớp 3 phổ biến.

– Giao thức nền tảng tạo nên Internet.

– Connectionless.

z Ví dụ về địa chỉ IP

– Độc lập với địa chỉ phần cứng (MAC).

– Được dùng cho những giao thức lớp cao hơn và các ứng dụng mạng.

LỚP NETWORK

z Ví dụ về địa chỉ IPv4

– Được dùng cho vấn đề truyền thông liên mạng.

– Được gán trên mỗi giao tiếp mạng

z Một địa chỉ IP tương ứng một kết nối giữa một máy tính và

mạng

z Một máy tính có nhiều giao tiếp mạng tương ứng sẽ có mỗi địa chỉ IP trên mỗi giao tiếp mạng

– Có chiều dài 32 bit và chia thành hai phần:

z suffix chỉ định máy tính trên mỗi giao tiếp (do Local

administrator gán).

Trang 4

LỚP NETWORK

z Ví dụ về dịnh dạng của Packet (IP Datagram)

Trang 5

z Ví dụ vấn đề về truyền nhận IP Datagram

– Không hướng kết nối (connectionless), tức có thay đổi đường đi.

– Có thể được trì hoãn và truyền không theo thứ tự.

– Có thể bị mất trong khi truyền vì vậy cần tạo bản sao

z Ví dụ về định tuyến trên IP

– Được diễn tả tại các router

– Chuyển tiếp cơ bản dựa trên hop-by -hop

– Địa chỉ đích được dùng cho việc xác định đường đi.

LỚP NETWORK

z Ví dụ về việc định tuyến

– Xác định địa chỉ đích D.

– Tìm đường đi đến D trong bảng đường đi.

– Tìm ra địa chỉ gởi kế tiếp (Next hop address).

– Gởi Frame đến N.

Trang 6

140.192.10.5

0060CA23BE45 0060CA34CD29 140.192.10.25 0060CA4AD2EE 140.192.100.34 0060CAAABBCC 140.192.100.8

140.192.201.22

0060CA3499CC 140.192.201.126 0060CA3499DE 0060CA114499 140.192.34.34 0060CA7819AA 140.192.34.35

Router

140.192.201.1 00C0C1AA3410

140.192.10.1 00C0C1AA3411 00C0C1AA3412 140.192.100.1

140.192.34.1 00C0C1AA3413

LỚP NETWORK

z Làm thế nào để chuyển dữ liệu giữa các mạng

– Dựa vào bảng đường đi tại bộ định tuyến.

Network

140.192.10.0

140.192.100.0

Interface 0 1

Routing Table

Network.Host 140.192.10.5 140.192.10.25

Layer 2 0060CA23BE45 0060CA34CD29 140.192.100.34 0060CA4AD2EE 140.192.100.8 0060CAAABBCC

Layer 2 < > Layer 3 Table ARP Table

140.192.201.22 0060CA3499CC 140.192.201.126 0060CA3499DE 140.192.34.34 0060CA114499 140.192.34.35 0060CA7819AA

Trang 7

From 140.192.34.34 to 140.192.10.5

140.192.34.34 knows that 140.192.10.5 isn't on the same net and sends it to router at 140.192.34.1

Note DA for layer 2

Inside the router the Layer 2 headers and trailers are removed leaving only the

layer 3 packet.

The router looks up the packet's DA in the routing table and forwards to the

appropriate interface.

At the interface, layer 2 headers and trailers are added back.

DA is the address of the destination host.

SA is the address of the router.

FCS is recalculated.

00C0C1AA3413 0060CA114499 IP 140.192.10.5 140.192.34.34 Data FCS

140.192.10.5 140.192.34.34 Data

0060CA23BE45 00C0C1AA3411 IP 140.192.10.5 140.192.34.34 Data FCS

LỚP NETWORK

z Bảng ARP:

– Bao gồm các trường (IP, MAC) đã được học từ các node láng giềng

Trang 8

z Ví dụ về bảng đường đi

LỚP NETWORK

z Làm thế nào để xây dựng bảng đường đi ?

– Làm bằng tay (Static Routing)

z Bảng được tạo bằng tay

z Được dùng nếu đường đi không bao giờ thay đổi

– Tự động (Dynamic Routing)

z Phần mềm tạo và cập nhật thông tin trong bảng

z Cần dùng trong các mạng lớn

z Thay đổi đường đi khi có một số sự cố xảy ra

Routing

Trang 9

z Làm thế nào để tìm ra đường đi tốt nhất ?

– Biểu diễn mạng dưới dạng đồ thị:

– Khoảng cách.

– Thời gian delay trung bình.

– Dung lựơng.

– Sử dụng một giải thuật tìm đường

z Dijkstra.

z Flooding,

z Flow-Based Routing.

LỚP NETWORK

1 2 6

G

4 (a )

F (¥ , -) D (¥ ,-)

A

B 7 C

2 H

3 3 2

2 F E 1 2 2

6

G

4

A

(c ) A

B (2 , A ) C (9 , B )

H (¥ , -)

E (4 , B )

G (6 , A )

F (6 , E ) D (¥ ,-) A

(e ) A

B (2 , A ) C (9 , B )

H (9 , G )

E (4 , B )

G (5 , E )

F (6 ,E ) D ( ¥ ,-) A

(f) A

B (2 , A ) C (9 , B )

H (8 , F )

E (4 , B )

G (5 , E )

F (6 , E ) D (¥ ,1 ) A

(d ) A

B (2 , A ) C (9 , B )

H (¥ , -)

E (4 , B )

G (5 , E )

F (¥ , -) D (¥ , -) A

H E

G (b )

B (2 , A ) C (¥ , -)

H (¥ , -)

E (¥ , -)

G (6 , A )

•Một ví dụ tìm đường từ A->D dùng Dijkstra

Trang 10

z Giải thuật Flooding :

LỚP NETWORK

z Giải thuật Flow-Based Routing :

– Thuật giải sử dụng tải & mô hình mạng (topology) cho tính toán và chọn đường đi tốt nhất (có thời gian trể trung bình nhỏ nhất)

z Các thông tin để tính toán thời gian trể trung bình:

z Lưu lượng thông tin giữa các node (router)

z Tập đường đi đang sử dụng

Trang 11

9 BA 4 CBA 1 DFBA 7 EA 4 FEA

9 AB

8 CB 3 DFB 2 EFB 4 FB

4 ABC 8 BC

3 DC 3 EC 2 FEC

1 ABFD 3 BFD 3 CD

3 ECD 4 FD

7 AE 2 BFE 3 CE 3 DCE

5 FE

4 AEF 4 BF 2 CEF 4 DF 5 EF

(b) The traffic in packets/sec and the routing matrix

A B C D E F

20 20

20

50

10 20

Destination

(a) A subnet with line

capacibilities shown in kbps

z Giải thuật Flow-Based Routing :

LỚP NETWORK

z Các công thức tính toán

– T aver = T i x W i

Trang 12

z Ví dụ: (giả sử 1/µ = 800 bits/packet)

Line λ (pkts/sec) C(kbps) µC(pkts/sec) T(msec) Weight

LỚP NETWORK

z Distance Vector Routing

RIPv2, IGRP)

Ford-Fulkerson routing

biết con đường tốt nhất tới

đích

đường đi với các router láng

giềng

có lỗi

(a) Subnet

E

H

Router

0 12 25 40 14 23 18 17 21 9 24 29

24 36 18 27 7 20 31 20 0 11 22 33

20 31 19 8 30 19 6 0 14 7 22 9

21 28 36 24 22 40 31 19 22 10 0 9

8 20 28 20 17 30 18 12 10 0 6 15

New estimated delay from J

New routing table for J Vectors received from J's four neighbors

(b) routing table

Trang 13

z Distance Vector Routing : (Tiếp theo)

– Vấn đề Count-to-Infinity :

∞ 4

1

2 2 2

3 3

Initially After 1 exchange After 2 exchanges After 3 exchanges After 4 exchanges

4 6

3 3 5 5

4 4 6

5 5 6

8

Initially After 1 exchange After 2 exchange After 3 exchange After 4 exchange After 5 exchange After 6 exchange

(a)

(b)

LỚP NETWORK

z Distance Vector Routing : (Tiếp theo)

– Giải quyết vấn đề Count-to-Infinity :

z Hold down :

cùng của một router Căn bản dựa vào timer

z Report the entire path :

z Split horizon :

đó không nhận được từ các router láng giềng khác

Trang 14

z Link State Routing :

– OSPF

– Các router trao đổi thông tin trạng thái liên kết

– Cách thực hiện :

– Dùng packet HELLO

– Dùng packet ECHO.

LỚP NETWORK

z Link State Routing : (Tiếp theo)

6 1 2

8

(a) A subnet

A Seq.

Age

B 4

E 5

Seq.

Age

A 4

C 2

Seq.

Age

B 2

D 3

Seq.

Age

C 3

F 7

Seq.

Age

A 5

C 1

Seq.

Age

B 6

D 7

(b) The link state packets for this subnet

Trang 15

z Hierarchical Routing :

z Hao tốn nhiều tài nguyên khi xử lý

z Hao tốn nhiều bandwitdth để truyền nhận các report

LỚP NETWORK

z Hierarchical Routing : (Tiếp theo)

Region 3 Region 4 Region 5

1B

1A

1C

2A 2B

2C

5A 5E 5D

2D

4A

3A

3B

1A 1C 2A 2B 2C 2D 3A 3B 4A 4B 4C 5A 5B 5C 5D 5E

1B

Line Hops Dest.

Full table for 1A

1A 1C 2 3 4 5

1B

Line Hops Dest.

Hierarchical table for 1A

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	330,89 KB