Cơ bản về định tuyến

Routed protocol mô tả một giao thức nó tương tự với tầng 3 của mô hình OSI, nó xác định các địa chỉ và các đường logic. Các gói tin đã được định nghĩa ở tầng mạng (tầng 3) là đầu vào của những giao thức có thể chọn đường. Ví dụ như các giao thức IP và IPX.

Routing chỉ ra hướng, sự di chuyển của các gói (dữ liệu) được đánh địa chỉ từ mạng nguồn của chúng, hướng đến đích cuối thông qua các node trung gian; thiết bị phần cứng chuyên dùng được gọi là router (bộ định tuyến). Tiến trình định tuyến thường chỉ hướng đi dựa vào bảng định tuyến, đó là bảng chứa những lộ trình tốt nhất đến các đích khác nhau trên mạng. Vì vậy việc xây dựng bảng định tuyến, được tổ chức trong bộ nhớ của router, trở nên vô cùng quan trọng cho việc định tuyến hiệu quả.

Routing khác với bridging (bắc cầu) ở chỗ trong nhiệm vụ của nó thì các cấu trúc địa chỉ gợi nên sự gần gũi của các địa chỉ tương tự trong mạng, qua đó cho phép nhập liệu một bảng định tuyến đơn để mô tả lộ trình đến một nhóm các địa chỉ. Vì thế, routing làm việc tốt hơn bridging trong những mạng lớn, và nó trở thành dạng chiếm ưu thế của việc tìm đường trên mạng Internet.

Các mạng nhỏ có thể có các bảng định tuyến được cấu hình thủ công, còn những mạng lớn hơn có topo mạng phức tạp và thay đổi liên tục thì xây dựng thủ công các bảng định tuyến là vô cùng khó khăn. Tuy nhiên, hầu hết mạng điện thoại chuyển mạch chung (public switched telephone network - PSTN) sử dụng bảng định tuyến được tính toán trước, với những tuyến dự trữ nếu các lộ trình trực tiếp đều bị nghẽn. Định tuyến động (dynamic routing) cố gắng giải quyết vấn đề này bằng việc xây dựng bảng định tuyến một cách tự động, dựa vào những thông tin được giao thức định tuyến cung cấp, và cho phép mạng hành động gần như tự trị trong việc ngăn chặn mạng bị lỗi và nghẽn.

Giao thức định tuyến IP điền các giá trị vào bảng đường đi. Mỗi một đường đi bao gồm một số subnet (mặt nạ con), phần giao tiếp của router nhận các gói tin trước, sau đó cung cấp cho router có subnet ấy và router có địa chỉ IP tiếp theo..........

Trước khi đề cập đến mục đích một giao thức định tuyến logic. Mục đích của tài liệu này đưa ra một mô hình chung cho bất kỳ một giao thức định tuyến IP nào xem như là dưới dạng logic

• Tìm và điền vào bảng đường đi của một router đến mọi subnet trên mạng hoàn toàn động.
• Nếu có sẵn nhiều hơn một đường đến subnet, thì đường tốt nhất sẽ có trong bảng đường đi.
• Chú ý nếu trong bảng có đường không hợp lý thì loại bỏ đường đấy trong bảng đường đi.
• Nếu một đường đi đã bị loại bỏ khỏi bảng nhưng lại tồn tại một đường đi qua một router lân cận thì thêm đường đi đó vào bảng đường đi. (Nhiều người cho rằng hai việc đó chỉ là một)
• Thêm đường đi hay thay thế một đường đi đã mất bằng một đường đi hiện thời tốt nhất. Thời gian bỏ một đường và tìm một đường khác thì gọi là convergence time..
• Đề phòng đường đi bị luẩn quẩn.

Bảng liệt kê một số giao thức định tuyến cơ bản

Bảng định tuyến là một trong những thành phần rất quan trọng đối với các giao thức định tuyến, bên trong bảng định tuyến chứa đựng các thông tin về đường đi tốt nhất đến mạng đích thông qua các kết nối mạng.

Có nhiều tiêu chí để phân loại các giao thức định tuyến khác nhau. Định tuyến được phân chia thành 2 loại cơ bản:

• Định tuyến tĩnh

- Việc xây dựng bảng định tuyến của Router được thực hiện bằng tay bởi người quản trị. Khi cấu trúc mạng thay đổi, người quản trị mạng phải tự thay đổi bảng định tuyến của Router.

• Định tuyến động

- Việc xây dựng và duy trì trạng thái của bảng định tuyến được thực hiện tự động bởi Router. Việc chọn đường đi được tuân thủ theo 2 thuật toán cơ bản

1. Distance vector - Chọn đường đi theo hướng và khoảng cách tới đích.

2. Link State - Chọn đường đi ngắn nhất dựa vào cấu trúc của toàn bộ mạng theo trạng thái của các đường liên kết mạng.

Cách xây dựng bảng định tuyến của Distance Vector

Cách xây dựng bảng định tuyến của LinkState

Routing Algorithm là thuật toán định tuyến cho phép chọn Router, chọn con đường đi tốt nhất để gởi dữ liệu đến đích. Routing Algorithm tùy thuộc vào các yếu tố sau :

- Design.

- Metrics.

- Type.

Design bao gồm:

• Tính đơn giản (simplicity) là thành phần rất quan trọng trong hệ thống giúp giới hạn tài nguyên vật lý (physical resource).
• Tính linh hoạt (plexibility) để cho phép mạng thích ứng nhanh với sự thay đổi và phát triển của hệ thống, ví dụ như sự thay đổi về băng thông kích thước hàng đợi, độ trễ,…
• Sự hội tụ (convergence) tính hội tụ thông tin là mục đích quan trọng của thuật toán routing, tính hội tụ nhanh làm cho thông tin trong bảng routing được thống nhất một cách nhanh chóng. Ngược lại nó sẽ làm phá vỡ tính thống nhất thông tin định tuyến giữa các Router.
• Tính tối ưu (optimality): là khả năng mà nghi thức định tuyến lựa chọn đường đi tốt nhất để truyền dữ liệu, để xác định con đường đi tốt nhất Router dựa vào metric và weighting (trọng lượng) của mỗi metric.

Metric được sử dụng trong thuật toán định tuyến để lựa chọn con đường đi tốt nhất, nó bao gồm:

• Hop count và path length.
• Reliability.
• Load.
• Delay.
• Bandawidth.
• Maximum Tranmission Unit (MTU).

Hop count là số lượng host (hay là số lượng Router) mà packet phải đi qua từ nguồn tới đích. Mỗi một đường truyền được gán bởi một giá trị, chỉ có người quản trị mạng mới thay đổi giá trị này, tổng giá trị của các đường truyền đó gọi là path length.

Reliability là metric cho phép đánh giá mức độ lỗi của một đường truyền.

Load khả năng tải hiện tại trên đường truyền (busy link) dựa vào số lượng packet được truyền trong thời gian 1 giây, mức độ xử lý hiện tại của cpu (CPU Utilization).

Delay metric thực sự để đo lường một số tác động của một số đại lượng trên đường truyền như băng thông (bandawidth), tắc nghẽn đường truyền (conguestion), khoảng cách đường truyền (distance), khả năng mang thông tin trên đường truyền còn gọi là băng thông của đường truyền được tính băng số bit/giây mà đường truyền đó có thể truyền thông tin, số lượng traffic trên đường truyền quá nhiều sẽ làm giảm băng thông có sẵn cho đường truyền.

MTU là chiều dài tối đa của thông điệp (tính bằng byte) mà nó có thể truyền trên đường truyền. MTU của mỗi môi truyền truyền vật lý thì khác nhau. Ví dụ MTU cho ethernet là 1500