Tải bản đầy đủ

Chương 3 : Giới thiệu chung về tầng mạng

Chương 3: Tầng mạng
1. Giới thiệu chung: Tầng mạng có nhiệm vụ đưa
các gói tin từ máy gởi qua các chặn đường để
đến được máy nhận. Để thực hiện được nhiệm
vụ này, tầng mạng phải biết được hình trạng của
mạng đường trục (subnet) và chọn đường thích
hợp để cho gói tin đi. Nó phải chú ý đến việc
chọn đường sao cho tránh được tình trạng tắc
nghẽn trên một số đường truyền và router trong
khi số khác thì đang rãnh rỗi.
Th.S Huỳnh Thanh Hòa


2. Các vấn đề liên quan đến việc thiết kế tầng
mạng :
A. Kỹ thuật hoán chuyển lưu và chuyển tiếp
(Store-and-Forward Switching) : Một máy tính
có một gói tin cần truyền đi sẽ gởi gói tin đến
router gần nó nhất, có thể là router trên LAN của
nó hoặc router của nhà cung cấp đường truyền.
Gói tin được lưu lại ở đó và được kiểm tra lỗi. Kế

đến gói tin sẽ được chuyển đến một router kế tiếp
trên đường đi đến đích của gói tin. Và cứ tiếp tục
như thế cho đến khi đến được máy nhận gói tin.
Đây chính là kỹ thuật
lưu và chuyển tiếp.
Th.S Huỳnh Thanh Hòa


Th.S Huỳnh Thanh Hòa


B. Các dịch vụ cung cấp cho tầng vận chuyển : Các
dịch vụ này cần nên độc lập với kỹ thuật của các
router.
Tầng vận chuyển cần được độc lập với số lượng,
kiểu và hình trạng của các router hiện hành.
Địa chỉ mạng cung cấp cho tầng vận chuyển phải
có sơ đồ đánh số nhất quán cho dù chúng là LAN
hay WAN.
Tầng mạng cung cấp hai dịch vụ chính là Dịch vụ
không nối kết (Connectionless Service) và Dịch vụ
định hướng nối kết (Connection – Oriented
Th.S Huỳnh Thanh Hòa
Service).


◊ Cài đặt dịch vụ không nối kết (
Implementation of Connectionless Service) :
Mỗi router có một bảng thông tin cục bộ chỉ ra
nơi nào có thể gởi các gói tin để có thể đến
được những đích đến khác nhau trên mạng.
Mỗi mục của bảng chứa 2 thông tin quan
trọng nhất đó là Đích đến (Destination) và ngỏ
ra kế tiếp (Next Hop) cần phải chuyển gói tin
đến để có thể đến được đích đến này. Ta gọi là
bảng chọn đường (Routing Table).
Th.S Huỳnh Thanh Hòa


Th.S Huỳnh Thanh Hòa



◊ Cài đặt dịch vụ định hướng nối kết
(Connection – Oriented Service) : Đối với
dịch vụ định hướng kết nối chúng ta cần một
mạch ảo trên subnet. Mục đích của việc sử
dụng mạch ảo là để tránh phải thực hiện việc
chọn lại đường đi mới cho mỗi gói tin gởi đến
cùng một đích. Với dịch vụ định hướng nối
kết, mỗi gói tin có mang một số định dạng để
xác định mạch ảo mà nó thuộc về.
Th.S Huỳnh Thanh Hòa


Th.S Huỳnh Thanh Hòa


số hiệu

22

12

1

32

3
2

số hiệu
giao tiếp
giao tiếp vào
1
2
3
1


số hiệu kết nối vào giao tiếp ra
12
63
7
97


3
1
2
3

Th.S Huỳnh Thanh Hòa

số hiệu kết nối ra
22
18
17
87



Bảng sau so sánh điểm mạnh và điểm yếu của 2 loại
dịch vụ không nối kết và định hướng nối kết:

Th.S Huỳnh Thanh Hòa


3. Giải thuật chọn đường :
A. Định nghĩa : Vấn đề cơ bản của việc vạch đường
là tìm ra đường đi có chi phí thấp nhất giữa hai
nút mạng bất kỳ, trong đó chi phí của đường đi
được tính bằng tổng chi phí khi đi qua tất cả các
cạnh làm thành đường đi đó. Nếu không có một
đường đi giữa hai nút, thì độ dài đường đi giữa
chúng được xem như bằng vô cùng.

Th.S Huỳnh Thanh Hòa


Th.S Huỳnh Thanh Hòa


B. Mục tiêu của giải thuật chọn đường :
― Chọn đường đi đến đích với ‘chi phí’ (metric)
thấp nhất cho một gói tin.
― Lưu và chuyển tiếp các gói tin từ nhánh mạng này
sang nhánh mạng khác.

Th.S Huỳnh Thanh Hòa


• Đại lượng đo lường (Metric) : Có thể dùng
các thước đo sau để đo độ dài đường đi cho các
giải thuật chọn đường:
– Chiều dài đường đi (length path): Là số lượng router
phải đi qua trên đường đi.
– Độ tin cậy (reliable) của đường truyền
– Độ trì hoãn (delay) của đường truyền
– Băng thông (bandwidth) kênh truyền
– Tải (load) của các router
– Cước phí (cost) kênh
truyền
Th.S Huỳnh
Thanh Hòa


C. Các giải thuật tìm đường đi tối ưu :
Trước tiên, nó mô hình hóa hình trạng mạng thành
một đồ thị có các đặc điểm như sau:
Nút là các router.
Cạnh nối liền 2 nút là đường truyền nối hai
router.
Trên mỗi cạnh có giá trị đó là chiều dài đường đi
giữa 2 router thông qua đường truyền nối hai
router .
Th.S Huỳnh Thanh Hòa


Chiều dài đường đi từ nút A đến nút B là tổng tất
cả các giá trị của các cạnh nằm trên đường đi. Nếu
không có đường đi giữa 2 router thì xem như giá
trị là vô cùng.

Th.S Huỳnh Thanh Hòa


Giải thuật tìm đường đi ngắn nhất Dijkstra :
để tìm đường đi ngắn nhất từ một nút cho
trước trên đồ thị đến các nút còn lại trên mạng.

Th.S Huỳnh Thanh Hòa


Dijkstra’s algorithm: example
Step
0
1
2
3
4
5

N'
u
ux
uxy
uxyv
uxyvw
uxyvwz
destination
v
x

D(v),p(v) D(w),p(w)
2,u
5,u
2,u
4,x
2,u
3,y
3,y

D(x),p(x)
1,u

5

(u,v)
(u,x)

v

(u,x)

w

(u,x)

z

(u,x)

D(z),p(z)



4,y
4,y
4,y

link

y

D(y),p(y)

2,x

w

2

u

2
1

Th.S Huỳnh Thanh Hòa

3

x

3
1

5

z

1

y

2


Giải thuật chọn đường tối ưu Ford-Fulkerson :
để tìm đường đi ngắn nhất từ tất cả các nút đến
một nút đích cho trước trên mạng.

Th.S Huỳnh Thanh Hòa


D. Giải pháp vạch đường Vector Khoảng cách
(Distance Vector) : gửi theo định kỳ , gửi toàn
bộ bảng định tuyến ( ví dụ : RIP, IGRP,..)

Th.S Huỳnh Thanh Hòa


• Giả sử chi phí trên mỗi đường nối đều được
đặt bằng 1

Th.S Huỳnh Thanh Hòa


Th.S Huỳnh Thanh Hòa


• Sử dụng các giao thức định tuyến theo vectơ
khoảng cách thường tốn ít tài nguyên của hệ
thống nhưng tốc độ đồng bộ giữa các router lại
chậm và thông số được sử dụng để chọn đường
đi có thể không phù hợp với những hệ thống
mạng lớn

Th.S Huỳnh Thanh Hòa


E. Giải pháp chọn đường “Trạng thái kết nối” (Link
State) : gửi khi có thay đổi , gửi tình trạng kết nối (
ví dụ : Open Shortest Path First (OSPF) , ISIS , …)
Sau khi toàn bộ các router đã được hội tụ thì giao
thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết chỉ
sử dụng gói thông tin nhỏ để cập nhật ,về sự thay
đổi cấu trúc mạng chứ không gửi đi toàn bộ bảng
định tuyến .Các gói thông tin cập nhật này được
truyền đi cho tất cả router khi có sự thay đổi xảy ra
,do đó tốc độ hội tụ nhanh.
Th.S Huỳnh Thanh Hòa


F. Vạch đường phân cấp (Hierarchical Routing):
• Khi mạng tăng kích thước:
– Tăng kích thước bảng vạch đường của các router
– Tăng kích thước bộ nhớ
– Tăng thời gian tìm kiếm đường đi
– Cần thực hiện vạch đường phân cấp
• Trong vạch đường phân cấp:
– Các router được chia thành những vùng (domain).
– Router biết cách vạch đường bên trong vùng,
nhưng không biết gì về cấu trúc bên trong của các
vùng khác.
Th.S Huỳnh Thanh Hòa


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×