Chương 4: Chọn ñường - Routing Dự án HEDSPI Khoa CNTT- ðHBK Hà Nội Giảng viên: Ngô Hồng Sơn Bộ mơn Truyền thơng Mạng máy tính Bài giảng có sử dụng nguồn tài liệu cung cấp trường ðại học Keio, Nhật Bản SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Tổng quan Tuần trước Giao thức IP ðịa IP cấu trúc gói tin IP Giao thức ICMP Tuần này: Tiếp tục tầng mạng Thế chọn ñường? Chọn ñường tĩnh chọn ñường ñộng Giải thuật giao thức chọn đường SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Chọn đường gì? Các ngun lý chọn đường Cơ chế chuyển tiếp gói tin Quy tắc “Longest matching” SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Cơ chọn đường (1) Khi máy trạm gửi gói tin IP tới máy khác Nếu địa đích nằm ñường truyền vật lý: Chuyển trực tiếp Nếu địa đích nắm mạng khác: Chuyển gián tiếp qua ñịnh tuyến (chọn ñường) Router Router SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Cơ chọn ñường (2) ðích đến（Tìm đường đi） ðích đến? （Tìm đường đi） SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Chọn đường gì? Cơ chế để máy trạm hay định tuyến chuyển tiếp gói tin từ nguồn đến đích Các thành phần chọn đường Bảng chọn đường Thơng tin chọn đường Giải thuật, giao thức chọn ñường SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Bộ ñịnh tuyến? Thiết bị chuyển tiếp gói tin mạng Là máy tính, với phần cứng chuyên dụng Kết nối nhiều mạng với Chuyển tiếp gói tin dựa bảng chọn đường Có nhiều giao diện Phù hợp với nhiều dạng lưu lượng phạm vi mạng SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Một số ví dụ… YAMAHA RTX-1500 BUFFALO BHR-4RV Cisco 2600 PLANEX GW-AP54SAG Router ngoại vi Cisco CRS-1 Router mạng trục Hitachi GR2000-1B Juniper M10 http://www.cisco.com.vn Foundry Networks NetIron 800 Cisco 3700 SinhVienZone.com Router cỡ trung http://www.juniper.net/ http://www.buffalotech.com https://fb.com/sinhvienzonevn Bảng chọn ñường Chỉ danh sách ñường ñi có thể, ñược lưu nhớ router Các thành phần bảng chọn đường ðịa ñích/mặt nạ mạng Router SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Bảng chọn ñường chế chuyển tiếp (1) Network 10.0.0.0/24 A 172.16.0.0/24 C Router A Router C Router B 10.0.0.0/24 10.0.0.0/24 Next-hop 172.16.0.0/24 192.168.0.0/24 172.16.0.0/24 Lưu ý quy tắc: No routes, no reachability! SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 10 Tập trung hay phân tán Tập trung Thu thập thông tin vào nút mạng Sử dụng giải thuật tìm đường ñồ thị Phân bổ bảng chọn ñường từ nút trung tâm tới nút Phân tán Mỗi nút tự xây dựng bảng chọn ñường riêng Giao thức chọn ñường: Link-state distancevector ðược sử dụng phổ biến thực tế 29 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Tập trung hay phân tán Thông tin chọn ñường cần thiết ñể xây dựng bảng chọn ñường Tập trung hay phân tán? Tập trung: Mỗi router có thơng tin đầy đủ trạng thái mạng Giải thuật dạng “link state” Phân tán: Các nút biết ñược trạng thái liên kết vật lý tới nút kế bên Liên tục lặp lại việc tính tốn trao đổi thơng tin với nút kế bên Giải thuật dạng “distance vector” “Bạn bạn bạn” SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 30 Giải thuật dạng link-state Giải thuật Dijkstra’s Mỗi nút có sơ đồ chi phí link Quảng bá “Link-state” Mỗi nút có thơng tin Tìm đường chi phí nhỏ từ nút (‘nguồn’) tới tất nút khác dùng ñể xây dựng bảng chọn ñường 31 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Ký hiệu G = (V,E) : ðồ thị với tập ñỉnh V tập cạnh E c(x,y): chi phí liên kết x tới y; = ∞ nút kế d(v): chi phí thời đường từ nút nguồn tới nút đích v p(v): nút trước nút v đường từ nguồn tới đích T: Tập nút mà ñường ñi ngắn ñã ñược xác ñịnh 32 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Các thủ tục Init(): Với nút v, d[v] = ∞, p[v] = NIL d[s] = Improve(u,v), dó (u,v) u, v cạnh G if d[v] > d[u] + c(u,v) then d[v] = d[u] + c(u,v) p[v] = u 33 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Dijsktra’s Algorithm Init() ; T = Φ; Repeat u: u ∈ T | d(u) bé ; T = T ∪ {u}; for all v ∈ neighbor(u) v ∉T update(u,v) ; Until T = V 34 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Dijkstra’s algorithm: Ví dụ Step T u ux uxy uxyv uxyvw uxyvwz 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 d(y),p(y) ∞ 2,x d(z),p(z) ∞ ∞ 4,y 4,y 4,y u v x w Bảng chọn ñường u: z y destination v w u z x y v x (u,v) (u,x) y (u,x) w (u,x) z 35 (u,x) SPT u: SinhVienZone.com link https://fb.com/sinhvienzonevn Giải thuật dạng distance-vector (1) Phương trình Bellman-Ford (quy hoach động) ðịnh nghĩa dx(y) := chi phí đường ngắn từ x tới y Ta có dx(y) = {c(x,v) + dv(y) } v cho tất v hàng xóm x 36 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Minh họa Bellman-Ford Eq Dễ thấy, dv(z) = 5, dx(z) = 3, dw(z) = B-F eq cho ta biết: u v x w z y du(z) = { c(u,v) + dv(z), c(u,x) + dx(z), c(u,w) + dw(z) } = {2 + 5, + 3, + 3} = Nút làm giá trị nhỏ ➜ Lựa chọn nút bảng chọn ñường 37 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Giải thuật dạng distance-vector (2) ý tưởng bản: DV: Vector khoảng cách, tạm coi ñường ñi ngắn từ nút tới nút khác Mỗi nút: Chờ (Thay ñổi DV nút bên cạnh) Mỗi nút ñịnh kỳ gửi DV tới nút bên cạnh Khi nút x nhận DV, cập nhật DV qua pt Bellman-ford Với số ñiều kiện, ước lượng Dx(y) hội tụ dần ñến giá trị nhỏ dx(y) Tính lại ước lượng DV Nếu DV thay ñổi, Báo cho nút bên cạnh 38 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Dx(y) = min{c(x,y) + Dy(y), c(x,z) + Dz(y)} = min{2+0 , 7+1} = nút x từ nút y x y ∞∞ ∞ z ∞∞ ∞ chi phí tới x y z từ từ chi phí tới x y z x y z Dx(z) = min{c(x,y) + Dy(z), c(x,z) + Dz(z)} = min{2+1 , 7+0} = chi phí tới x y z x ∞ ∞ ∞ y z ∞∞ ∞ x y z nút z từ chi phí tới x y z x ∞∞ ∞ y ∞∞ ∞ z SinhVienZone.com thờigian https://fb.com/sinhvienzonevn 39 Dx(z) = min{c(x,y) + Dy(z), c(x,z) + Dz(z)} = min{2+1 , 7+0} = chi phí tới x y z nút z chi phí tới x y z SinhVienZone.com từ từ chi phí tới x y z x ∞∞ ∞ y ∞∞ ∞ z x y z x y z x y z chi phí tới x y z từ x ∞ ∞ ∞ y z ∞∞ ∞ từ từ chi phí tới x y z x y z chi phí tới x y z x y z x y z chi phí tới x y z từ từ nút y x y ∞∞ ∞ z ∞∞ ∞ từ từ Dx(y) = min{c(x,y) + Dy(y), c(x,z) + Dz(y)} = min{2+0 , 7+1} = nút x chi phí tới chi phí tới x y z x y z x y z thờigian https://fb.com/sinhvienzonevn 40 So sánh giải thuật LS DV Thơng điệp trao đổi LS: n nút, E cạnh, O(nE) thơng điệp DV: Chỉ trao ñổi hàng xóm Thời gian hội tụ thay ñổi Tốc ñộ hội tụ LS: Thuật toán: O(n2) cần O(nE) thơng điệp DV: Thay đổi Sự chắn: Giải sử router hoạt ñộng sai LS: nút gửi chi phí sai Mỗi nút tính riêng bảng chọn đường -> chắn DV: DV bị gửi sai Mỗi nút tính tốn dựa nút khác Lỗi bị lan truyền mạng 41 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Tóm tắt Ngun lý tốn chọn đường Tĩnh vs ñộng, tập trung vs phân tán Link-state vs distance-vector 42 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Tuần tới: Các giao thức chọn ñường Internet Chọn ñường phân cấp RIP OSPF BGP 43 SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn ... 203.178.136.26 203.170.97.0/ 24 via 203.178.136. 14 192.68.132.0/ 24 via 203.178.136.29 203.2 54. 52.0/ 24 via 203.178.136. 14 202.171.96.0/ 24 via 203.178.136. 14 18 SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn... 192.168.0.0/ 24 B 172.16.1.0/ 24 B 172.16.1.0/ 24 C Router A Router B Router C New Network 20 10.0.0.0/ 24 SinhVienZone. com 192.168.0.0/ 24 172.16.0.0/ 24 172.16.1.0/ 24 https://fb .com/ sinhvienzonevn... SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn Bảng chọn ñường chế chuyển tiếp (2) Router A Router C Router B 10.0.0.0/ 24 10.0.0.0/ 24 Network 172.16.0.0/ 24 192.168.0.0/ 24 Next-hop 10.0.0.0/24