Bài 5: Địnhtuyến - mica.edu.vnmica.edu.vn/perso/kiendt/EE4611/lec/05. Routing.pdf · Sử dụng thuật toán tìm đườngdistance vector Mỗi router thường xuyên cập

EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019

TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội

Bài 5: Định tuyến

1



Khái niệm

Là việc định hướng

thông tin từ nguồn

tới đích

Định tuyến tĩnh: luôn

dùng một đường

Định tuyến động:

đường đi thay đổi

theo trạng thái, lưu

lượng,… của mạng

2



Định tuyến trong chuyển mạch gói

Các yêu cầu với thuật toán

định tuyến

Chính xác

Đơn giản

Bền vững

Ổn định

Cân bằng

Tối ưu

Hiệu quả

…

Tiêu chí lựa chọn đường đi

Chi phí thấp

Số nút tối thiểu

3



Định tuyến IP

Destination-based connectionless forwarding

Mỗi nút tự quyết định chuyển gói tin theo nhánh nào

Dựa trên thông tin về trạng thái và topo của mạng

Thông tin được duy trì bởi giao thức định tuyến

4

A B

R1 R4

R2

R3

R6

R7

R5

R8



Bảng định tuyến (routing table)

Là bảng chứa thông tin ra quyết định chuyển tiếp gói

tin theo cổng nào

Tất cả các thiết bị mạng IP đều có bảng định tuyến

Windows: route print

Linux: route -n / ip route list / netstat -rn

Cisco: ip route show

5



Routing metric

Các tiêu chí đánh giá metric

Độ trễ

Độ tin cậy

Số bước chuyển tiếp

Tải

6



Giao thức định tuyến

Mục đích:

Duy trì thông tin về trạng thái topo của mạng cho các nút

(router)

Từ thông tin trạng thái topo, sinh ra bảng route cho các

nút

Các giao thức thông dụng: RIP, OSPF, BGP, IGRP,

EIGRP, IS-IS

7



Phân loại giao thức định tuyến

Định tuyến tĩnh / động

Định tuyến theo distance vector / link state

Định tuyến phẳng / phân cấp

Định tuyến nội vùng / liên vùng

Định tuyến tại nguồn / hop-by-hop

Định tuyến broadcast / multicast / unicast

Định tuyến mạng cố định / di động

8



Biểu diễn mạng bằng đồ thị

Mạng được coi như một đồ thị

Nút là các router

Cạnh là các kết nối với độ dài là các độ đo về độ trễ,

tải,…

9



Thuật toán tìm đường Dijkstra

10



Định tuyến bằng link state

Cơ chế

Khám phá các nút xung quanh

Bản tin HELLO

Xác định độ đo (độ trễ,…) tới các nút xung quanh

Bản tin báo trạng thái để quảng bá thông tin học được

cho các nút xung quanh

Tính đường đi tối ưu dùng thuật toán Dijkstra

Các giao thức sử dụng: OSPF, IS-IS

11



Định tuyến bằng link state

Ưu điểm

Đơn giản và dễ cài đặt

Nhược điểm

Cần nhiều bộ nhớ

Tiêu tốn băng thông và thời gian xử lý

Khó triển khai nếu số lượng nút mạng lớn

12



Thuật toán Bellman-Ford

Là thuật toán tìm đường tối ưu dạng phân tán

Dựa trên phương trình𝑑 𝑥, 𝑦 = min

𝑣∈𝑉(𝑥)𝑐 𝑥, 𝑣 + 𝑑(𝑣, 𝑦)

13

Trong đó:

𝑑 𝑖, 𝑗 : khoảng

cách từ nút i tới

nút j

𝑐 𝑖, 𝑗 : chi phí

cho cạnh từ nút

i tới nút j

𝑉(𝑖): tập các

cạnh của nút i



Định tuyến bằng distance vector

Distance vector: là đường đi ngắn nhất của một nút

tới những nút khác

Cơ chế

Ước tính DV tự thân nếu phát hiện có thay đổi trong

mạng

Nếu thay đổi DV, báo cho các nút bên cạnh

Định kỳ (30s) gửi bảng route cho các nút bên cạnh

14



So sánh link state và distance vector

Link state

Thông điệp quảng bá

trong mạng

Độ phức tạp O(n2)

Chống lỗi tốt hơn khi

mạng có trục trặc

Khả năng chống lặp tốt

hơn

VD: OSPF

Distance vector

Chỉ quảng bá với các

nút bên cạnh

Độ phức tạp thay đổi

Chống lỗi kém hơn khi

mạng có trục trặc

Khả năng trống lặp kém

hơn

VD: RIP

15



Định tuyến bằng quảng bá (flooding)

Mỗi nút nhận được bản tin sẽ gửi cho tất cả các láng

giềng khác

Cần cơ chế chống lặp, tránh gửi quá xa

Thích hợp cho các mạng cảm biến, mạng ad hoc

16



Chống lặp với thuật toán flooding

SNCF (sequence number controlled flooding)

Bản tin được đánh số thứ tự trước khi gửi

Mỗi nút nhớ các gói tin mình đã nhận/gửi trước đó

Nếu nút nhận lại được gói tin đã nhận trước đó, thì

bỏ không xử lý

17



Định tuyến bằng spanning tree

Cây bao phủ hết các nút của mạng

Spanning tree tối thiểu: là cây có tổng chi phí các

cạnh nhỏ nhất

18



Spanning tree

Xây dựng bằng thuật toán Prim-Dijstra

Bắt đầu từ một nút bất kỳ, nút trở thành 1 phần cây

Thêm vào cây cạnh có trọng số nhỏ nhất nối một nút của

cây với 1 nút chưa có trong cây

19



Định tuyến phân cấp

20



Các giao thức IGP (Interior Gateway Protocols)

Classful routing: giao thức không gửi kèm subnet

mask trong các bản tin

VD: RIPv1, IGRP

Classless routing: có gửi kèm subnet mask trong các

bản tin

VD: RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS

21



Giao thức RIP

RIP: Routing Information Protocol

Cơ chế

Giao thức định tuyến bên trong các hệ tự trị (AS)

Giới hạn đường đi dài nhất ở 15 nút

Sử dụng thuật toán tìm đường distance vector

Mỗi router thường xuyên cập nhật bảng định tuyến của

nó sang hàng xóm (bằng UDP)

Khi một router nhận được bảng định tuyến, nó xử lý cập

nhật đường đi tốt hơn theo thuật toán Bellman-Ford

Chọn đường đi theo số nút mạng đi qua (hop count)

22



RIP

2 phiên bản:

RIPv1 dùng địa chỉ phân lớp

RIPv2 dùng địa chỉ không phân lớp

Đặc điểm:

Hội tụ chậm

Không phù hợp với các mạng lớn

23



Giao thức OSPF

OSPF: Open Shortest-Path First

Theo liên kết trạng thái được triển khai dựa trên các

chuẩn mở

Đòi hỏi các nút mạng có đầy đủ thông tin về toàn bộ topo

của mạng

Được thiết kế phân cấp và chia vùng (routing areas)

24



OSPF

Mỗi router chứa các thông tin sau:

Neighbor table: chứa thông tin các nút bên cạnh

Topology table: thông tin các router khác và chi phí

đường đi

Routing table: thông tin đường đi tối ưu hiện thời

Các router nội vùng và ở biên có vai trò khác nhau

25



BGP (Border Gateway Protocol)

Giao thức định tuyến giữa các AS (autonomous

system)

Thuộc loại path vector và định tuyến dựa trên các

luật, chính sách của quản trị hơn là các metrics nội

vùng

Khó có một chính sách và đơn vị chi phí chung

(cost) giữa các nhà cung cấp dịch vụ mạng

Mạng quá rộng, cơ sở dữ liệu mạng quá lớn, khó hội

tụ

BGP định tuyến theo luật

26



BGP

27



BGP

28



Định tuyến mạng di động ad hoc (MANET)

Các nút không cố định và thường xuyên thay đổi vị

trí

Có độ phân tán cao

Vấn đề chuyển vùng

29



Phân loại

30

Ad hoc routing protocols

Flat routing Hierarchical routingGeographical position

Augmented routingProactive Reactive

DSDV WRP

AODV DSR

CGSR HSR

GPSR

LAR

Proactive Reactive

DREAM



Định tuyến chủ động (proactive)

Dựa trên các bảng thông tin về topo và trạng thái

của mạng

Duy trì và cập nhật cấu trúc dữ liệu bằng cách trao

đổi định kỳ thông tin giữa các nút

Khi có thay đổi: quảng bá bản tin cập nhật để duy trì

thông tin về trang thái

31



Định tuyến theo đáp ứng (reactive)

Khi cần mới thiết lập đường đi cho nút yêu cầu

Quá trình tìm đường kết thúc khi:

Tìm được đường đi

Không tìm thấy đường đi

Độ trễ cao

32



VD: CGSR

CGSR: Cluster-head Gateway Switch Routing

Dạng proactive

Duy trì bảng route giữa các cluster head

33



Định tuyến theo vị trí

Chia theo khu vực địa lý

Có thể có điều phối trong cùng một khu vực

34

Grid head



VD: AODV

AODV: Ad hoc On-demand Distance Vector

Dạng reactive

Các nút không nhận biết hay khám phá về trạng thái

topo của mạng

Dùng cơ chế quảng bá để định tuyến

35

1

4

35

2

6

7

1

4

35

2

6

7

Bản tin RREQ Bản tin RREP

Documents

Bài 5: Địnhtuyến - mica.edu.vnmica.edu.vn/perso/kiendt/EE4611/lec/05. Routing.pdf · Sử dụng thuật toán tìm đườngdistance vector Mỗi router thường xuyên cập