MỞ ĐẦU Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Hệ thống mạng máy tính hiện tại đã phát triển mạnh mẽ, tích hợp nhiều hệ thống mạng cơ sở hạ tầng nhƣ mạng vô tuyến, mạng thông tin di động, mạng máy tính…nhằm mục đích vận chuyển thông tin, dữ liệu đa dạng đến đích theo mong muốn. Đối với các hệ thống mạng nói chung, bộ giao thức TCP/IP ngày càng trở nên quan trọng và có ý nghĩa sống còn trong việc đảm bảo về cơ sở giao thức nền tảng cho quá trình chuyển dữ liệu. Việc định tuyến (routing) đƣợc thực hiện dựa trên nền các gói dữ liệu của bộ giao thức TCP/IP. Quá trình định tuyến trên mạng giải quyết những vấn đề mấu chốt trong quá trình truyền dữ liệu nhƣ: chọn đƣờng, khắc phục tình trạng nghẽn mạng… Quá trình định tuyến gồm có các hoạt động sau: tìm đƣờng đi tốt nhất đến đích, gửi dữ liệu theo đƣờng đi đó và khắc phục các số sự cố trong quá trình truyền dữ liệu đến đích.
Luận văn này nghiên cứu chủ yếu về sự hoạt động của các giao thức định tuyến truyền thống trên mạng cố định và di động đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong thực tiễn. Nội dung nghiên cứu Toàn bộ luận văn được cấu trúc thành bốn chương: Chƣơng 1: Tổng quan về định tuyến Nội dung chƣơng này bao gồm các vấn đề: - Khái quát về hệ thống mạng truyền thông. - Mô tả các thuật ngữ kỹ thuật sử dụng trong định tuyến. - Khảo sát tổng quan và phân loại các giao thức định tuyến đang đƣợc sử dụng.
Chƣơng 2: Các giao thức định tuyến trên mạng cố định Giới thiệu về các giao thức định tuyến trên hệ thống mạng cố định đã và đang đƣợc sử dụng rộng rãi. 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Nghiên cứu về định tuyến theo vector khoảng cách và các giao thức định tuyến theo hƣớng này. - Nghiên cứu về định tuyến theo trạng thái liên kết và các giao thức định tuyến theo hƣớng này. - Nghiên cứu về giao thức định tuyến BGP, là giao thức cải tiến của định tuyến vector khoảng cách.
Qua đó, giới thiệu về một hƣớng xây dựng giao thức định tuyến mới theo vector đƣờng đi. Chƣơng 3: Các giao thức định tuyến trên mạng di động Giới thiệu chung về hệ thống mạng di động, các hƣớng định tuyến trên mạng di động có kế thừa và cải tiến từ các giao thức định tuyến trên mạng cố định. - Giới thiệu về mạng di động. - Mô tả định tuyến theo hƣớng bảng (table driven) trong mạng di động.
- Nghiên cứu giao thức định tuyến theo hƣớng bảng. - Mô tả định tuyến theo yêu cầu (on demand). - Nghiên cứu các giao thức định tuyến chung theo hƣớng này. Chƣơng 4: Tổng kết và đề xuất hƣớng nghiên cứu mới.
Nội dung chƣơng này gồm: - Đánh giá, so sánh các ƣu nhƣợc điểm của các giao thức định tuyến. - Mô phỏng tổng quát định tuyến theo đồ hình - Đề xuất một số hƣớng nghiên cứu mới trong định tuyến. 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH TUYẾN 1. KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN THÔNG: 1.
Các khái niệm về mạng: Khái niệm mạng truyền thông: mạng truyền thông là một tập hợp các trạm đƣợc nối với nhau bởi môi trường truyền dẫn vật lý theo một kiến trúc nào đó sao cho hai trạm bất kỳ có thể trao đổi thông tin cho nhau. Khi trạm A gửi thông tin tới trạm B thì B có thể trả lời lại A. Môi trường truyền dẫn vật lý: dùng để truyền các tín hiệu điện tử giữa các trạm. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dƣới dạng các xung nhị phân.
Đặc trƣng cơ bản của đƣờng truyền vật lý là giải thông (bandwidth), độ suy hao, độ nhiễu điện từ và thông lƣợng. Hiện nay có 2 loại: - Truyền dẫn hữu tuyến: thông qua hệ thống cáp các dạng ( cáp đồng trục, cáp đôi xoắn, cáp sợi quang…) - Truyền dẫn vô tuyến: thông qua sóng các loại và ánh sáng ( radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại.) Mạng không dây: là một mạng truyền thông trong đó các trạm có thể giao tiếp với nhau và cùng chia sẻ các nguồn tài nguyên thông qua môi trƣờng truyền dẫn vô tuyến. Mạng di động: là một mạng không dây trong đó các trạm có thể di động mà vẫn giao tiếp đƣợc với nhau và cùng chia sẻ các nguồn tài nguyên. Mạng cố định: là một mạng truyền thông nhƣng các trạm phải cố định mới giao tiếp đƣợc với nhau và cùng chia sẻ các nguồn tài nguyên 1.
Kiến trúc mạng máy tính (Network topology) Là cách thức bố trí các trạm máy tính trên hệ thống mạng và cách kết nối các máy tính với nhau. Thông thƣờng có các loại kiến trúc sau: - Bus: Bao gồm một dây cáp nối tất cả máy tính trong mạng theo một hàng. - Star: Các máy tính đƣợc nối vào một thiết bị gọi là đầu nối trung tâm (HUB). Tín hiệu đƣợc truyền từ một trạm gửi dữ liệu qua đầu nối trung tâm để đến tất cả các trạm khác trên mạng.
15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Ring: Cấu trúc liên kết mạng Ring (vòng khép kín) nối các máy tính trên một vòng cáp, không có đầu nào bị hở. Tín hiệu truyền đi theo một chiều và đi qua từng máy tính. Mỗi máy tính đóng vai trò nhƣ một bộ chuyển tiếp khuếch đại tín hiệu và gửi nó tới máy tính tiếp theo. - Hybrib (mạng lai):Cấu trúc liên kết lai là sự kết hợp giữa Cấu trúc liên kết bus và Cấu trúc liên kết Star.
Các giao thức truyền thông và mô hình tham chiếu OSI: Định nghĩa giao thức: Là tập hợp các quy tắc quy định phƣơng thức truyền tin giữa các máy tính trong hệ thống mạng. Các giao thức đƣợc chia thành các tầng trong thiết kế. Mỗi tầng đƣợc xây dựng dựa trên các dịch vụ tầng dƣới và cung cấp dịch vụ cho tầng trên. Mô hình tham chiếu OSI: Là chuẩn về truyền thông đuợc tổ chức OSI đƣa ra để đảm bảo cho các hệ thống mạng mở đƣợc kết nối với nhau nếu chúng tuân thủ một số qui tắc.
Mô hình OSI chia ra thành 7 tầng với chức năng riêng biệt. Gồm: Tầng Vật lý (physical): Là tầng thấp nhất có chức năng truyền các dòng bit không cấu trúc qua đƣờng truyền vật lý. Tầng liên kết dữ liệu (data link): Gửi các khối dữ liệu (frame) với các cơ chế kiểm soát lỗi, đồng bộ hoá kiểm soát luồng dữ liệu. Tầng mạng (network): Đóng gói dữ liệu, chọn đƣờng và chuyển tiếp thông tin.
Tầng giao vận (transport): Thực hiện truyền dữ liệu giữa hai nút đầu mút. Tầng phiên (session): Tạo một phiên làm việc trong một lần truyền thông tin. Tầng trình diễn (presentation): Đảm bảo việc chuyển đổi dữ liệu thành một dạng chung giữa các hệ thống mở. Tầng ứng dụng (application): Cung cấp các phƣơng tiện, ứng dụng để ngƣời dùng truy cập vào môi trƣờng truyền thông Thông qua mô hình mở OSI, nhiều bộ giao thức đã đƣợc xây dựng để thực hiện vấn đề truyền thông trong hệ thống mạng, kể cả di động và cố định.
Một trong số đó là bộ giao thức TCP/IP. Đây là bộ giao thức chuẩn đƣợc sử dụng trong nhiều 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hệ thống mạng, bộ giao thức gồm 4 lớp: Lớp truy cập mạng (network access), lớp internet, lớp giao vận và lớp ứng dụng. Sơ đồ tƣơng ứng với mô hình OSI nhƣ sau: Hình 1.1: Các mô hình mạng truyền thông. Vai trò định tuyến trong các hệ thống mạng: Một trong các hoạt động quan trọng trong truyền tin giữa các hệ thống mạng là định tuyến.
Hoạt động này thực hiện trên lớp network của mô hình OSI (tƣơng ứng là lớp internet trong mô hình TCP/IP). Định tuyến dựa trên các tiêu chuẩn cơ bản sau đây để xây dựng ra các giải thuật định tuyến: - Tìm đƣờng đi đến đích có khoảng cách ngắn nhất (chi phí thấp nhất). - Tìm đƣờng đi đến đích có thời gian ít nhất. - Tìm đƣờng đi đến đích có số bƣớc truyền (hop) ít nhất.
Mục tiêu cuối cùng là: tìm ra một đƣờng đi đến đích thoả mãn một hay một số tiêu chuẩn nào đó để gửi dữ liệu. CÁC KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ TRONG ĐỊNH TUYẾN. Định tuyến và giao thức định tuyến: Định tuyến (routing): Là quá trình tìm đƣờng đi tốt nhất để chuyển các gói dữ liệu đi từ một nút nguồn gửi đến một nút đích cần gửi trên hệ thống mạng. Trên đƣờng đi gói dữ liệu cần gửi có thể đi xuyên qua một hay một số mạng máy tính trung gian.
17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hoạt động định tuyến xảy ra tại lớp 3 (lớp mạng) trong mô hình mạng OSI và là một trong các chức năng chính của lớp mạng. Hệ thống liên các mạng máy tính có thể gửi dữ liệu thông suốt và hiệu quả cho nhau là nhờ hoạt động định tuyến đƣợc thực hiện. Hoạt động định tuyến bao gồm hai vấn đề chính: Xác định đường đi tối ưu và chuyển gói dữ liệu theo đường đi tối ưu xuyên qua mạng đến đích. Định tuyến IP (IP routing): Là việc định tuyến dựa trên các địa chỉ IP đƣợc gắn vào các nút hoạt động trên mạng.
Địa chỉ IP đƣợc đặt cho cả nút nguồn và nút đích, bao gồm ba loại: Địa chỉ IP của một trạm trên mạng, địa chỉ IP của một giao diện trên cổng vào, địa chỉ IP của một mạng. Dựa trên địa chỉ IP, các giao thức có thể thực hiện định tuyến theo phân lớp mạng hoặc định tuyến không theo phân lớp mạng CIDR (Classless InterDomain Routing). Các giao thức định tuyến (routing procotols): Là các giao thức đƣợc cài đặt trên các hệ thống, thiết bị mạng, thực hiện định tuyến một cách tự động dựa trên quá trình trao đổi thông tin về mạng giữa các bộ định tuyến về trạng thái của mạng. Nó hoạt động nhƣ là các hệ thống dẫn đƣờng đến đích trong lộ trình truyền dữ liệu từ một nguồn đến đích ở xa, tự động tìm ra các tuyến tối ƣu nhất.
Các giao thức định tuyến đƣợc cài đặt trên các bộ định tuyến. Các giao thức định tuyến thực hiện ba nhiệm vụ chính: tạo các danh mục tuyến trong các bảng định tuyến, cập nhật bảng định tuyến để phản ánh trạng thái của mạng, và chọn tuyến tối ƣu trên bảng định tuyến.