Đang tải... (xem toàn văn)
Khái niệm về giao thức định tuyến Giao thức định tuyến (Routing Protocol) là một tập hợp các quy tắc và thuật toán được sử dụng trong mạng máy tính để xác định cách dẫn lối (routing) cho việc truyền tải dữ liệu từ một nguồn đến một đích thông qua mạng, qua các đường đi tối ưu. Giao thức định tuyến giúp hệ thống mạng tự động quyết định cách gửi dữ liệu từ một nút (node) mạng đến một nút mạng khác dựa trên địa chỉ mạng và điều kiện mạng. Các giao thức định tuyến chủ yếu được sử dụng trong mạng để: Xác định định tuyến tốt nhất: Giao thức định tuyến giúp hệ thống mạng xác định đường dẫn tốt nhất (hoặc nhiều đường dẫn tốt nhất) từ nguồn đến đích dựa trên các yếu tố như khoảng cách, băng thông, tải trọng, hoặc mức độ tin cậy. Tìm kiếm đường dẫn thay thế: Nếu có sự cố hoặc thay đổi trong mạng, giao thức định tuyến có khả năng tìm kiếm và cập nhật đường dẫn thay thế để đảm bảo dữ liệu vẫn có thể được truyền tải. Theo dõi sự thay đổi trong mạng: Giao thức định tuyến có khả năng theo dõi sự thay đổi trong mạng, bao gồm sự kết nối mới, sự cố mạng, hoặc sự thay đổi trong thông tin định tuyến, và cập nhật thông tin định tuyến diễn ra theo thời gian thực. Có nhiều loại giao thức định tuyến khác nhau, và mỗi loại có cách hoạt động và ứng dụng cụ thể. Các giao thức định tuyến phân thành hai loại chính là giao thức định tuyến nội mạng (Interior Gateway Protocol IGP) và giao thức định tuyến ngoại mạng (Exterior Gateway Protocol EGP). Các giao thức định tuyến phụ thuộc vào đặc điểm cụ thể của mạng, kích thước, và yêu cầu vận hành. 2. Ý nghĩa và vai trò của giao thức định tuyến trong mạng máy tính Giao thức định tuyến đóng vai trò quan trọng trong mạng máy tính và có ý nghĩa lớn trong việc quản lý và điều hướng dữ liệu trong mạng. Dưới đây là ý nghĩa và vai trò của giao thức định tuyến trong mạng máy tính: Quản lý định tuyến dữ liệu: Giao thức định tuyến giúp quản lý và xác định đường dẫn tối ưu cho dữ liệu khi nó di chuyển qua mạng. Nó quyết định cách gửi dữ liệu từ nguồn đến đích thông qua mạng máy tính, đảm bảo rằng dữ liệu đến đích một cách hiệu quả và đáng tin cậy. Đảm bảo tính tin cậy và khả dụng: Giao thức định tuyến có khả năng theo dõi sự thay đổi trong mạng, bao gồm sự cố mạng, thay đổi trong định tuyến, hoặc sự kết nối mới. Nó có thể tự động cập nhật đường dẫn để đảm bảo tính tin cậy và khả dụng của mạng. Điều này đặc biệt quan trọng trong mạng doanh nghiệp và mạng dịch vụ công cộng. Tối ưu hóa thông lượng và hiệu suất: Giao thức định tuyến cung cấp cách tối ưu hóa thông lượng và hiệu suất của mạng bằng cách chọn đường dẫn tốt nhất dựa trên các tiêu chí như băng thông, độ trễ, và tình trạng mạng. Điều này giúp đảm bảo rằng mạng hoạt động hiệu quả và có hiệu suất cao. Hỗ trợ mạng mở rộng: Giao thức định tuyến cho phép mạng mở rộng bằng cách thêm các thiết bị mạng mới và tích hợp chúng vào mạng hiện có một cách dễ dàng. Nó cũng giúp quản lý mạng khi kích thước mạng tăng lên và phức tạp hơn. Đảm bảo an ninh mạng: Giao thức định tuyến cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh mạng. Nó có thể được cấu hình để xác thực và kiểm tra tính toàn vẹn của thông tin định tuyến, đảm bảo rằng chỉ các nguồn đáng tin cậy có thể thay đổi thông tin định tuyến. Hỗ trợ đa dịch vụ: Giao thức định tuyến có thể hỗ trợ đa dịch vụ, cho phép mạng vận chuyển không chỉ dữ liệu mà còn cả giọng nói, video, và các ứng dụng khác. Nó có khả năng ưu tiên các loại dịch vụ khác nhau và cung cấp định tuyến dựa trên yêu cầu cụ thể của dịch vụ. Giao thức định tuyến là một phần quan trọng của hệ thống mạng máy tính và có tác động lớn đến cách mạng hoạt động. Nó đảm bảo rằng dữ liệu được chuyển giao một cách hiệu quả, tin cậy, và an toàn trong mạng, đồng thời hỗ trợ tính mở rộng và đa dịch vụ của mạng. II. Giao thức định tuyến trong mạng máy tính Giao thức định tuyến trong mạng máy tính được chia thành hai loại chính: Giao thức định tuyến nội mạng (Interior Gateway Protocols IGPs) và Giao thức định tuyến ngoại mạng (Exterior Gateway Protocols EGPs). Mục tiêu của cả hai loại giao thức này là quản lý định tuyến dữ liệu trong mạng, nhưng chúng được sử dụng trong các phạm vi và môi trường khác nhau. Dưới đây là giới thiệu về cả hai loại giao thức định tuyến: 1. Giao thức định tuyến nội mạng (IGPs): Giao thức định tuyến nội mạng là những giao thức được sử dụng để quản lý định tuyến trong một mạng cụm (intranet) hoặc mạng nội mạng của một tổ chức. Chúng làm việc tốt trong môi trường mạng quản lý bởi một quản trị viên hoặc tổ chức duy nhất. Một số ví dụ phổ biến về IGPs bao gồm: RIP (Routing Information Protocol): RIP là một giao thức định tuyến nội mạng cơ bản, sử dụng thuật toán BellmanFord. Tuy nhiên, nó thích hợp cho các mạng nhỏ và không phức tạp vì nó có giới hạn về khoảng cách và hiệu suất. OSPF (Open Shortest Path First): OSPF là một giao thức định tuyến nội mạng phức tạp và hiệu quả, sử dụng thuật toán Dijkstra (SPF Shortest Path First). Nó thích hợp cho các mạng lớn và phức tạp và thường được sử dụng trong môi trường doanh nghiệp. EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol): EIGRP là một giao thức định tuyến nội mạng của Cisco Systems, tích hợp các đặc điểm của RIP và OSPF. Nó được sử dụng trong các mạng Cisco và là một lựa chọn hiệu quả cho các mạng trung bình đến lớn. 2. Giao thức định tuyến ngoại mạng (EGPs): Giao thức định tuyến ngoại mạng là những giao thức được sử dụng để quản lý định tuyến giữa các tổ chức và mạng mạng đối tác, đặc biệt trong môi trường Internet hoặc mạng Internet lớn hơn. Chúng làm việc trên phạm vi lớn và thường phải đối mặt với tính phức tạp của Internet. BGP (Border Gateway Protocol): BGP là giao thức định tuyến ngoại mạng phổ biến nhất và được sử dụng để quản lý định tuyến giữa các tổ chức, mạng, hoặc ISP (Internet Service Provider). Nó là giao thức mạng lớp 4 và là một phần quan trọng của cấu trúc Internet. BGP tập trung vào việc định tuyến dựa trên các tiêu chí như tiến trình định tuyến cùng dạng (policybased routing) và thông tin định tuyến mạng con (subnet). IGPs và EGPs đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý định tuyến trong mạng máy tính. IGPs thường được sử dụng trong mạng nội mạng hoặc doanh nghiệp, trong khi EGPs thường được sử dụng để quản lý định tuyến trên mạng lớn hơn như Internet.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THƠNG BÀI TẬP LỚN MƠN MẠNG MÁY TÍNH Đề tài: TÌM HIỂU VỀ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG VÀ CÁC THUẬT TỐN ĐỊNH TUYẾN THƠNG DỤNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: Họ tên: Trịnh Đăng Tuấn Giới tính: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: K24C, CNTT&TT Năm thứ/Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ thông tin Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thế Cường Thanh Hóa, tháng 10 năm 2023 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN … ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… Thanh Hóa, ngày ……… tháng ……… năm 2023 Ký tên MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN MỤC LỤC I Giới thiệu Khái niệm giao thức định tuyến Ý nghĩa vai trò giao thức định tuyến mạng máy tính II Giao thức định tuyến mạng máy tính Giao thức định tuyến nội mạng (IGPs): Giao thức định tuyến ngoại mạng (EGPs): .7 III Giao thức định tuyến Vector Nguyên tắc hoạt động giao thức định tuyến Vector 1.1 Xác định gửi bảng định tuyến: 1.2 Xây dựng cập nhật bảng định tuyến: 1.3 Kiểm tra cập nhật bảng định tuyến: 1.4 Chọn đường dẫn tốt nhất: 1.5 Cập nhật thông tin định tuyến: 1.6 Truyền thông liệu: .9 Các ví dụ giao thức định tuyến Vector phổ biến 2.1 RIP (Routing Information Protocol) 2.2 RIPv2 (Routing Information Protocol Version 2): 10 2.3 EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol): .10 IV Giao thức định tuyến trạng thái kết nối 10 Nguyên tắc hoạt động giao thức định tuyến trạng thái kết nối 10 1.1 Thu thập thông tin trạng thái kết nối (LSAs - Link State Advertisements): 11 1.2 Tạo đồ trạng thái kết nối mạng: 11 1.3 Phát tán thông tin trạng thái kết nối: 11 1.4 Xây dựng đồ trạng thái kết nối mạng (LSDB): 11 1.5 Tính tốn đường dẫn tối ưu: 11 1.6 Cập nhật đồ trạng thái kết nối: 11 1.7 Truyền thông liệu: .12 2 Các ví dụ giao thức định tuyến trạng thái kết nối phổ biến .12 2.1 OSPF (Open Shortest Path First): 12 2.2 IS-IS (Intermediate System to Intermediate System): 12 2.3 BGP (Border Gateway Protocol): 12 V So sánh giao thức định tuyến Vector giao thức định tuyến trạng thái kết nối .13 Điểm mạnh yếu điểm loại giao thức 13 1.1 Giao thức định tuyến Vector: 13 1.2 Giao thức định tuyến trạng thái kết nối 14 Khi nên sử dụng giao thức định tuyến Vector nên sử dụng giao thức định tuyến trạng thái kết nối .15 2.1 Sử dụng giao thức định tuyến Vector khi: .15 2.2 Sử dụng giao thức định tuyến trạng thái kết nối khi: .16 VI Kết luận .16 1.Các loại giao thức định tuyến: 16 1.1.Giao thức định tuyến Vector (Distance Vector Routing Protocol): 16 1.2 Giao thức định tuyến trạng thái kết nối (Link-State Routing Protocol): 16 1.3 Giao thức định tuyến ngoại mạng (Exterior Gateway Protocol EGP): 17 2.Thuật toán định tuyến: .17 2.1 Thuật toán định tuyến vector (Vector Routing Algorithm): 17 2.2 Thuật toán định tuyến trạng thái kết nối (Link-State Routing Algorithm): 17 Điểm mạnh yếu điểm: 17 3.1 Giao thức định tuyến Vector: 17 3.2 Giao thức định tuyến trạng thái kết nối: 17 Nghiên cứu: .17 1.1 Phân tích yêu cầu mạng: 17 1.2 Lựa chọn giao thức thuật toán: 18 1.3 Nghiên cứu chi tiết: 18 1.4 Kiểm tra đánh giá: .18 2.Triển khai 18 2.1 Lập kế hoạch triển khai: 18 2.2 Cấu hình mạng: 18 2.3 Theo dõi quản lý: 18 Đánh giá tối ưu hóa: 18 3.1 Theo dõi hiệu suất: 18 3.2 Thu thập liệu phân tích: .18 3.3 Tối ưu hóa: .18 3.4 Lập kế hoạch cập nhật: 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG TÌM HIỂU VỀ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG VÀ CÁC THUẬT TỐN ĐỊNH TUYẾN THƠNG DỤNG Năm học 2023 -2024 I Giới thiệu Khái niệm giao thức định tuyến - Giao thức định tuyến (Routing Protocol) tập hợp quy tắc thuật toán sử dụng mạng máy tính để xác định cách dẫn lối (routing) cho việc truyền tải liệu từ nguồn đến đích thơng qua mạng, qua đường tối ưu Giao thức định tuyến giúp hệ thống mạng tự động định cách gửi liệu từ nút (node) mạng đến nút mạng khác dựa địa mạng điều kiện mạng - Các giao thức định tuyến chủ yếu sử dụng mạng để: • Xác định định tuyến tốt nhất: Giao thức định tuyến giúp hệ thống mạng xác định đường dẫn tốt (hoặc nhiều đường dẫn tốt nhất) từ nguồn đến đích dựa yếu tố khoảng cách, băng thông, tải trọng, mức độ tin cậy • Tìm kiếm đường dẫn thay thế: Nếu có cố thay đổi mạng, giao thức định tuyến có khả tìm kiếm cập nhật đường dẫn thay để đảm bảo liệu truyền tải • Theo dõi thay đổi mạng: Giao thức định tuyến có khả theo dõi thay đổi mạng, bao gồm kết nối mới, cố mạng, thay đổi thông tin định tuyến, cập nhật thông tin định tuyến diễn theo thời gian thực • Có nhiều loại giao thức định tuyến khác nhau, loại có cách hoạt động ứng dụng cụ thể Các giao thức định tuyến phân thành hai loại giao thức định tuyến nội mạng (Interior Gateway Protocol - IGP) giao thức định tuyến ngoại mạng (Exterior Gateway Protocol - EGP) Các giao thức định tuyến phụ thuộc vào đặc điểm cụ thể mạng, kích thước, yêu cầu vận hành Ý nghĩa vai trò giao thức định tuyến mạng máy tính - Giao thức định tuyến đóng vai trị quan trọng mạng máy tính có ý nghĩa lớn việc quản lý điều hướng liệu mạng - Dưới ý nghĩa vai trò giao thức định tuyến mạng máy tính: • Quản lý định tuyến liệu: Giao thức định tuyến giúp quản lý xác định đường dẫn tối ưu cho liệu di chuyển qua mạng Nó định cách gửi liệu từ nguồn đến đích thơng qua mạng máy tính, đảm bảo liệu đến đích cách hiệu đáng tin cậy • Đảm bảo tính tin cậy khả dụng: Giao thức định tuyến có khả theo dõi thay đổi mạng, bao gồm cố mạng, thay đổi định tuyến, kết nối Nó tự động cập nhật đường dẫn để đảm bảo tính tin cậy khả dụng mạng Điều đặc biệt quan trọng mạng doanh nghiệp mạng dịch vụ cơng cộng • Tối ưu hóa thơng lượng hiệu suất: Giao thức định tuyến cung cấp cách tối ưu hóa thơng lượng hiệu suất mạng cách chọn đường dẫn tốt dựa tiêu chí băng thơng, độ trễ, tình trạng mạng Điều giúp đảm bảo mạng hoạt động hiệu có hiệu suất cao • Hỗ trợ mạng mở rộng: Giao thức định tuyến cho phép mạng mở rộng cách thêm thiết bị mạng tích hợp chúng vào mạng có cách dễ dàng Nó giúp quản lý mạng kích thước mạng tăng lên phức tạp • Đảm bảo an ninh mạng: Giao thức định tuyến đóng vai trị quan trọng việc đảm bảo an ninh mạng Nó cấu hình để xác thực kiểm tra tính tồn vẹn thơng tin định tuyến, đảm bảo nguồn đáng tin cậy thay đổi thơng tin định tuyến • Hỗ trợ đa dịch vụ: Giao thức định tuyến hỗ trợ đa dịch vụ, cho phép mạng vận chuyển khơng liệu mà cịn giọng nói, video, ứng dụng khác Nó có khả ưu tiên loại dịch vụ khác cung cấp định tuyến dựa yêu cầu cụ thể dịch vụ • Giao thức định tuyến phần quan trọng hệ thống mạng máy tính có tác động lớn đến cách mạng hoạt động Nó đảm bảo liệu chuyển giao cách hiệu quả, tin cậy, an toàn mạng, đồng thời hỗ trợ tính mở rộng đa dịch vụ mạng II Giao thức định tuyến mạng máy tính - Giao thức định tuyến mạng máy tính chia thành hai loại chính: Giao thức định tuyến nội mạng (Interior Gateway Protocols - IGPs) Giao thức định tuyến ngoại mạng (Exterior Gateway Protocols - EGPs) Mục tiêu hai loại giao thức quản lý định tuyến liệu mạng, chúng sử dụng phạm vi môi trường khác - Dưới giới thiệu hai loại giao thức định tuyến: Giao thức định tuyến nội mạng (IGPs): - Giao thức định tuyến nội mạng giao thức sử dụng để quản lý định tuyến mạng cụm (intranet) mạng nội mạng tổ chức Chúng làm việc tốt môi trường mạng quản lý quản trị viên tổ chức Một số ví dụ phổ biến IGPs bao gồm: • RIP (Routing Information Protocol): RIP giao thức định tuyến nội mạng bản, sử dụng thuật tốn Bellman-Ford Tuy nhiên, thích hợp cho mạng nhỏ khơng phức tạp có giới hạn khoảng cách hiệu suất • OSPF (Open Shortest Path First): OSPF giao thức định tuyến nội mạng phức tạp hiệu quả, sử dụng thuật toán Dijkstra (SPF - Shortest Path First) Nó thích hợp cho mạng lớn phức tạp thường sử dụng môi trường doanh nghiệp • EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol): EIGRP giao thức định tuyến nội mạng Cisco Systems, tích hợp đặc điểm RIP OSPF Nó sử dụng mạng Cisco lựa chọn hiệu cho mạng trung bình đến lớn Giao thức định tuyến ngoại mạng (EGPs): - Giao thức định tuyến ngoại mạng giao thức sử dụng để quản lý định tuyến tổ chức mạng mạng đối tác, đặc biệt môi trường Internet mạng Internet lớn Chúng làm việc phạm vi lớn thường phải đối mặt với tính phức tạp Internet • BGP (Border Gateway Protocol): BGP giao thức định tuyến ngoại mạng phổ biến sử dụng để quản lý định tuyến tổ chức, mạng, ISP (Internet Service Provider) Nó giao thức mạng lớp phần quan trọng cấu trúc Internet BGP tập trung vào việc định tuyến dựa tiêu chí tiến trình định tuyến dạng (policy-based routing) thơng tin định tuyến mạng (subnet) • IGPs EGPs đóng vai trị quan trọng việc quản lý định tuyến mạng máy tính IGPs thường sử dụng mạng nội mạng doanh nghiệp, EGPs thường sử dụng để quản lý định tuyến mạng lớn Internet III Giao thức định tuyến Vector Nguyên tắc hoạt động giao thức định tuyến Vector - Giao thức định tuyến Vector, gọi giao thức định tuyến distancevector, hoạt động dựa nguyên tắc đánh giá khoảng cách hướng để xác định đường dẫn tốt cho việc định tuyến liệu mạng Hai ví dụ phổ biến giao thức định tuyến Vector RIP (Routing Information Protocol) RIPv2 (Routing Information Protocol Version 2) - Dưới cách giao thức định tuyến Vector hoạt động: 1.1 Xác định gửi bảng định tuyến: Mỗi định tuyến đồng tình (router) mạng duyệt qua danh sách mạng mà biết cách đến xác định khoảng cách (distance) từ đến mạng Khoảng cách thường đo số lẻ nhảy (hops), bước metric khác tùy theo giao thức cụ thể 1.2 Xây dựng cập nhật bảng định tuyến: Mỗi định tuyến đồng tình xây dựng bảng định tuyến chứa thông tin cách đến mạng khoảng cách đến chúng Ban đầu, bảng định tuyến chứa thông tin mạng mà định tuyến đồng tình biết trực tiếp, tức mạng nằm trực tiếp kết nối với Định tuyến đồng tình sau gửi thơng tin cho định tuyến khác mạng thông qua gói tin định tuyến Các định tuyến nhận thông tin cập nhật bảng định tuyến họ 1.3 Kiểm tra cập nhật bảng định tuyến: Các định tuyến đồng tình kiểm tra bảng định tuyến họ định kỳ (thường sau khoảng thời gian cố định) có thay đổi mạng Cụ thể, họ so sánh thông tin nhận với thơng tin có bảng định tuyến họ 1.4 Chọn đường dẫn tốt nhất: Để chọn đường dẫn tốt cho mạng đích, định tuyến đồng tình so sánh khoảng cách đến mạng từ nguồn khác (các định tuyến sở) chọn đường dẫn có khoảng cách nhỏ làm đường dẫn tốt 1.5 Cập nhật thông tin định tuyến: Nếu có thay đổi mạng khoảng cách đến mạng, định tuyến đồng tình cập nhật thơng tin định tuyến gửi thông báo thay đổi cho định tuyến khác mạng Quá trình lặp lại bảng định tuyến hội tụ khơng cịn thay đổi 1.6 Truyền thơng liệu: Khi có liệu cần định tuyến, định tuyến đồng tình sử dụng bảng định tuyến để xác định đường dẫn tốt cho mạng đích gửi liệu qua đường dẫn Giao thức định tuyến Vector thường dựa vào đánh giá khoảng cách cập nhật bảng định tuyến định kỳ, điều tạo hiệu suất chậm không phù hợp cho mạng lớn phức tạp Tuy nhiên, mạng nhỏ với số lượng định tuyến ít, giao thức định tuyến Vector hoạt động tốt Các ví dụ giao thức định tuyến Vector phổ biến 2.1 RIP (Routing Information Protocol) • Tên đầy đủ: Routing Information Protocol • Mơ tả: RIP giao thức định tuyến Vector cổ điển Nó sử dụng thuật toán Bellman-Ford để đánh giá khoảng cách quản lý bảng định tuyến RIP đo khoảng cách số lẻ nhảy (hops) từ điểm xuất phát đến mạng đích Thường giới hạn số lẻ nhảy tối đa mà liệu qua, điều khiến RIP không phù hợp cho mạng lớn phức tạp • Phiên cải tiến: RIPng (RIP Next Generation) phiên cải tiến RIP, hỗ trợ IPv6 2.2 RIPv2 (Routing Information Protocol Version 2): • Tên đầy đủ: Routing Information Protocol Version • Mơ tả: RIPv2 phiên nâng cấp RIP Nó sử dụng thuật tốn Bellman-Ford, cải tiến vấn đề RIP ban đầu RIPv2 hỗ trợ subnetting trọng đến tính bảo mật Nó hỗ trợ định tuyến đa dịch vụ (VLSM - Variable Length Subnet Masking) định tuyến trực tiếp • Sử dụng phổ biến: RIPv2 thường sử dụng mạng trung bình nhỏ trường hợp cần tích hợp với hệ thống sử dụng RIP cổ điển 2.3 EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol): • Tên đầy đủ: Enhanced Interior Gateway Routing Protoco • Mơ tả: EIGRP giao thức định tuyến Vector phát triển Cisco Systems Nó sử dụng thuật toán chồng chất (DUAL - Diffusing Update Algorithm) để quản lý định tuyến đánh giá khoảng cách EIGRP có tính tự động tìm kiếm đường dẫn tốt thường có hiệu suất cao so với RIP RIPv2 EIGRP hỗ trợ tính tồn vẹn giao thức • Sử dụng phổ biến: EIGRP thường sử dụng mạng Cisco lựa chọn hiệu cho mạng trung bình đến lớn → Lưu ý nhiều giao thức định tuyến Vector khác nhau, lựa chọn giao thức phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể mạng, kích thước, mơi trường mà bạn làm việc IV Giao thức định tuyến trạng thái kết nối Nguyên tắc hoạt động giao thức định tuyến trạng thái kết nối - Giao thức định tuyến trạng thái kết nối (Link-State Routing Protocol) hoạt động theo nguyên tắc chủ yếu dựa tạo ra, quảng bá, tính tốn thơng tin trạng thái kết nối tất định tuyến mạng Hai ví dụ phổ biến giao thức định tuyến trạng thái kết nối OSPF (Open Shortest Path First) IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) - Dưới cách giao thức định tuyến trạng thái kết nối hoạt động: 1.1 Thu thập thông tin trạng thái kết nối (LSAs - Link State Advertisements): Mỗi định tuyến mạng duyệt qua danh sách giao diện mạng mà kết nối thu thập thông tin trạng thái kết nối giao diện Thông tin bao gồm địa IP giao diện, trạng thái hoạt động (up down), thuộc tính khác băng thông độ trễ 1.2 Tạo đồ trạng thái kết nối mạng: Mỗi định tuyến tạo đồ trạng thái kết nối mạng cách tổng hợp thông tin thu thập từ tất định tuyến mạng Bản đồ thường gọi Bản đồ Trạng thái Kết nối (LSDB - Link State Database) Bảng LSA 1.3 Phát tán thông tin trạng thái kết nối: Định tuyến trạng thái kết nối phát tán thông tin trạng thái kết nối đến tất định tuyến khác mạng thơng qua gói tin định tuyến Thơng tin gửi đến tất định tuyến mạng, giúp họ xây dựng đồ trạng thái kết nối 1.4 Xây dựng đồ trạng thái kết nối mạng (LSDB): Mỗi định tuyến nhận thông tin trạng thái kết nối từ định tuyến khác xây dựng đồ trạng thái kết nối mạng (LSDB) Bản đồ chứa thông tin tất định tuyến giao diện mạng 1.5 Tính tốn đường dẫn tối ưu: 10 Sau có đồ trạng thái kết nối mạng (LSDB), định tuyến tính tốn đường dẫn tối ưu từ đến mạng đích mạng dựa thuật tốn đường dẫn ngắn (Dijkstra's Shortest Path First) Mục tiêu xác định đường dẫn tối ưu dựa số lẻ nhảy (hops) metric khác 1.6 Cập nhật đồ trạng thái kết nối: Nếu có thay đổi mạng, chẳng hạn định tuyến thêm vào kết nối bị ngắt, định tuyến cập nhật thông tin trạng thái kết nối họ gửi thông báo thay đổi cho tất định tuyến khác Quá trình lặp lại đồ trạng thái kết nối tất định tuyến hội tụ không cịn thay đổi 1.7 Truyền thơng liệu: Khi có liệu cần định tuyến, định tuyến sử dụng đồ trạng thái kết nối họ để xác định đường dẫn tối ưu gửi liệu theo đường dẫn → Giao thức định tuyến trạng thái kết nối thường có hiệu suất cao phù hợp cho mạng lớn phức tạp Nó hỗ trợ tính tồn vẹn giao thức, giúp đảm bảo tính xác thơng tin định tuyến Các ví dụ giao thức định tuyến trạng thái kết nối phổ biến 2.1 OSPF (Open Shortest Path First): • Tên đầy đủ: Open Shortest Path First • Mơ tả: OSPF giao thức định tuyến trạng thái kết nối phổ biến sử dụng mạng lớn phức tạp Nó sử dụng thuật tốn SPF (Shortest Path First) để tính tốn đường dẫn tối ưu mạng dựa thông tin trạng thái kết nối OSPF hỗ trợ tính tồn vẹn giao thức lựa chọn yêu thích cho mạng doanh nghiệp mạng truyền thơng • Sử dụng phổ biến: OSPF thường sử dụng mạng doanh nghiệp, mạng truyền thông, mạng lớn khác 2.2 IS-IS (Intermediate System to Intermediate System): • Tên đầy đủ: Intermediate System to Intermediate System • Mơ tả: IS-IS giao thức định tuyến trạng thái kết nối phát triển cho mạng truyền thông mạng dựa chuẩn quốc tế Nó sử dụng thuật tốn SPF (Shortest Path First) giống OSPF để tính tốn 11 đường dẫn tối ưu dựa thông tin trạng thái kết nối IS-IS giao thức linh hoạt hỗ trợ đa loại giao thức mạng • Sử dụng phổ biến: IS-IS thường sử dụng mạng truyền thông mạng lớn khác, đặc biệt mạng quốc tế có nhiều quốc gia tham gia 2.3 BGP (Border Gateway Protocol): • Tên đầy đủ: Border Gateway Protocol • Mô tả: BGP giao thức định tuyến trạng thái kết nối chủ yếu sử dụng mạng ngoại mạng, chẳng hạn Internet Nó quản lý định tuyến tổ chức, mạng, ISP (Internet Service Provider) BGP tập trung vào việc định tuyến dựa tiêu chí tiến trình định tuyến dạng (policy-based routing) thơng tin định tuyến mạng (subnet) • Sử dụng phổ biến: BGP phần quan trọng cấu trúc Internet thường sử dụng mạng ngoại mạng mạng lớn khác → Cả ba giao thức hoạt động dựa nguyên tắc định tuyến trạng thái kết nối, sử dụng thông tin trạng thái kết nối để tính tốn đường dẫn tối ưu mạng Tuy nhiên, mục tiêu ứng dụng chúng có khác nhau, giao thức thường sử dụng ngữ cảnh riêng biệt V So sánh giao thức định tuyến Vector giao thức định tuyến trạng thái kết nối Điểm mạnh yếu điểm loại giao thức 1.1 Giao thức định tuyến Vector: - Điểm mạnh: • Dễ cấu hình: Giao thức định tuyến vector thường dễ cấu hình triển khai Điều làm cho phù hợp cho mạng nhỏ người bắt đầu lĩnh vực định tuyến mạng • Hiệu suất tốt mạng nhỏ: Trong mạng có số lượng định tuyến khơng có thay đổi liên tục, giao thức định tuyến vector có hiệu suất tốt đáp ứng nhanh • Phù hợp cho mạng đơn giản: Giao thức định tuyến vector thích hợp cho mạng đơn giản nhỏ, nơi cần giải pháp định tuyến tối thiểu - Điểm yếu: 12 • Khả hội tụ chậm: Giao thức định tuyến vector hội tụ chậm mạng lớn phức tạp Khi có thay đổi, cần thời gian để cập nhật thơng tin định tuyến • Thiếu tính linh hoạt: Giao thức định tuyến vector khơng thích hợp cho mơ hình mạng phức tạp u cầu định tuyến dựa yếu tố khác số lẻ nhảy 1.2 Giao thức định tuyến trạng thái kết nối a OSPF (Open Shortest Path First): - Điểm mạnh: • Hiệu suất cao: OSPF thường có hiệu suất cao việc tính tốn cập nhật đường dẫn tối ưu, điều làm cho phù hợp cho mạng lớn phức tạp • Tính tồn vẹn: OSPF hỗ trợ tính tồn vẹn giao thức, đảm bảo thơng tin định tuyến ln xác đáng tin cậy • Hỗ trợ đa loại mạng: OSPF có khả hỗ trợ đa loại giao thức mạng làm việc tốt với IPv4 IPv6 • Mạng phân cấp: OSPF cho phép sử dụng mơ hình mạng phân cấp, giúp quản lý cấu hình mạng dễ dàng - Điểm yếu: • Phức tạp cấu hình: Cấu hình OSPF phức tạp địi hỏi kiến thức cao mạng • Sử dụng tài nguyên CPU: OSPF sử dụng nhiều tài nguyên CPU, đặc biệt môi trường mạng lớn b S-IS (Intermediate System to Intermediate System): - Điểm mạnh: • Hỗ trợ đa loại mạng: IS-IS hỗ trợ đa loại giao thức mạng làm việc tốt với IPv4 IPv6 • Hiệu suất cao: IS-IS có hiệu suất cao việc tính tốn đường dẫn tối ưu quản lý thơng tin trạng thái kết nối • Khả chia sẻ thơng tin định tuyến: IS-IS có khả chia sẻ thơng tin định tuyến với mạng lớn phức tạp - Điểm yếu: 13 • Cấu hình phức tạp: Cấu hình IS-IS phức tạp địi hỏi kiến thức cao mạng • Khả thích nghi đa dạng hóa thấp: IS-IS có khả thích nghi với đa dạng hóa thấp, đặc biệt mơi trường mạng phức tạp c BGP (Border Gateway Protocol): - Điểm mạnh: • Hỗ trợ mạng lớn phức tạp: BGP lựa chọn tốt cho mạng ngoại mạng mạng lớn với số lượng định tuyến lớn • Chính sách định tuyến: BGP cho phép thiết lập sách định tuyến dựa tiêu chí tiến trình định tuyến dạng, địa IP nguồn đích, thuộc tính khác • Hỗ trợ tính tồn vẹn: BGP hỗ trợ tính tồn vẹn giao thức, đảm bảo tính xác thơng tin định tuyến - Điểm yếu: • Phức tạp cấu hình: Cấu hình BGP phức tạp đòi hỏi kiến thức cao mạng • Khó khăn quản lý: BGP khó khăn việc quản lý theo dõi thay đổi định tuyến Khi nên sử dụng giao thức định tuyến Vector nên sử dụng giao thức định tuyến trạng thái kết nối - Lựa chọn việc sử dụng giao thức định tuyến Vector giao thức định tuyến trạng thái kết nối phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm kích thước mạng, phức tạp mạng, u cầu hiệu suất, tính tồn vẹn, mục tiêu định tuyến - Dưới hướng dẫn tổng quan: 2.1 Sử dụng giao thức định tuyến Vector khi: • Mạng nhỏ đơn giản: Giao thức định tuyến Vector thích hợp cho mạng nhỏ đơn giản, nơi yếu tố số lẻ nhảy đủ để đánh giá định tuyến • Yêu cầu cấu hình đơn giản: Nếu bạn muốn giải pháp định tuyến dễ cấu hình triển khai nhanh chóng, giao thức định tuyến Vector lựa chọn tốt 14 • Người bắt đầu: Giao thức định tuyến Vector thường dễ học thích hợp cho người bắt đầu lĩnh vực định tuyến mạng • Khả tùy chỉnh đơn giản: Nếu bạn khơng có nhu cầu đặt nhiều yêu cầu định tuyến phức tạp khơng cần thiết tính tồn vẹn định tuyến cao, giao thức định tuyến Vector đáp ứng nhu cầu bạn 2.2 Sử dụng giao thức định tuyến trạng thái kết nối khi: • Mạng lớn phức tạp: Giao thức định tuyến trạng thái kết nối thích hợp cho mạng lớn phức tạp, nơi u cầu tính tốn đường dẫn tối ưu quản lý thơng tin định tuyến cao • u cầu hiệu suất cao: Nếu mạng bạn yêu cầu hiệu suất cao việc tính tốn định tuyến cập nhật nhanh sau thay đổi, giao thức định tuyến trạng thái kết nối lựa chọn tốt • Tính tồn vẹn định tuyến cần thiết: Nếu tính tồn vẹn định tuyến yêu cầu quan trọng, giao thức định tuyến trạng thái kết nối đảm bảo tính xác thơng tin định tuyến • u cầu sách định tuyến phức tạp: Nếu bạn cần thiết lập sách định tuyến dựa nhiều tiêu chí tiến trình định tuyến dạng, địa nguồn đích, thuộc tính khác, giao thức định tuyến trạng thái kết nối cung cấp tính linh hoạt cao • Khả mở rộng: Nếu mạng bạn dự định mở rộng tương lai cần giải pháp định tuyến có khả mở rộng, giao thức định tuyến trạng thái kết nối lựa chọn tốt VI Kết luận ─ Tóm tắt quan trọng giao thức định tuyến thuật toán định tuyến 1.Các loại giao thức định tuyến: 1.1.Giao thức định tuyến Vector (Distance Vector Routing Protocol): • Sử dụng nguyên tắc chuyển tiếp thông tin định tuyến dựa số lẻ nhảy (hop count) • Ví dụ: RIP(Routing Information Protocol),RIPv2(Routing Information Protocol Version) 1.2 Giao thức định tuyến trạng thái kết nối (Link-State Routing Protocol): • Sử dụng thơng tin trạng thái kết nối tất định tuyến mạng để tính tốn đường dẫn tối ưu 15 • Ví dụ: OSPF (Open Shortest Path First), IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) 1.3 Giao thức định tuyến ngoại mạng (Exterior Gateway Protocol - EGP): • Sử dụng để định tuyến mạng khác nhau, chẳng hạn mạng Internet • Ví dụ: BGP (Border Gateway Protocol) 2.Thuật toán định tuyến: 2.1 Thuật toán định tuyến vector (Vector Routing Algorithm): • Sử dụng nguyên tắc chuyển tiếp thơng tin định tuyến dựa số lẻ nhảy • Thuật toán phổ biến: Bellman-Ford 2.2 Thuật toán định tuyến trạng thái kết nối (Link-State Routing Algorithm): • Sử dụng thơng tin trạng thái kết nối để tính tốn đường dẫn tối ưu • Thuật tốn phổ biến: Dijkstra's Shortest Path First (SPF) Điểm mạnh yếu điểm: 3.1 Giao thức định tuyến Vector: • Điểm mạnh: Dễ cấu hình, hiệu suất tốt mạng nhỏ, phù hợp cho người bắt đầu • Yếu điểm: Khả hội tụ chậm, không phù hợp cho mạng lớn phức tạp 3.2 Giao thức định tuyến trạng thái kết nối: • Điểm mạnh: Hiệu suất tốt mạng lớn, hội tụ nhanh, tính tồn vẹn định tuyến • Yếu điểm: Cấu hình phức tạp, yêu cầu tài nguyên CPU cao, thích hợp cho mạng lớn ─ Đề xuất việc nghiên cứu triển khai giao thức định tuyến mạng: Nghiên cứu: 1.1 Phân tích yêu cầu mạng: Đầu tiên, nghiên cứu mạng bạn để xác định yêu cầu định tuyến cụ thể, bao gồm kích thước mạng, phức tạp, yêu cầu hiệu suất tính tồn vẹn 16 1.2 Lựa chọn giao thức thuật toán: Dựa yêu cầu mục tiêu định tuyến bạn, lựa chọn loại giao thức (Vector Trạng thái kết nối) thuật tốn tương ứng (ví dụ: OSPF, BGP) 1.3 Nghiên cứu chi tiết: Học giao thức thuật toán bạn chọn, hiểu nguyên tắc hoạt động, ưu điểm hạn chế chúng 1.4 Kiểm tra đánh giá: Tạo mơ mơ hình thử nghiệm để kiểm tra đánh giá hiệu suất giao thức thuật tốn mơi trường mạng bạn 2.Triển khai 2.1 Lập kế hoạch triển khai: Xác định phạm vi lịch trình triển khai giao thức định tuyến Đảm bảo triển khai không gây gián đoạn lớn cho mạng 2.2 Cấu hình mạng: Cấu hình giao thức thiết lập thơng số định tuyến thiết bị mạng bạn Đảm bảo tính tồn vẹn cấu hình 2.3 Theo dõi quản lý: Triển khai công cụ giám sát quản lý để theo dõi hiệu suất tính tồn vẹn định tuyến Đảm bảo thông tin định tuyến cập nhật cách đắn Đánh giá tối ưu hóa: 3.1 Theo dõi hiệu suất: Liên tục theo dõi hiệu suất mạng sau triển khai giao thức thuật toán định tuyến 3.2 Thu thập liệu phân tích: Thu thập liệu liên quan đến việc định tuyến phân tích chúng để xác định điểm yếu hội tối ưu hóa 3.3 Tối ưu hóa: Dựa liệu thu thập phân tích, thực tối ưu hóa việc cấu hình quản lý giao thức định tuyến 17 3.4 Lập kế hoạch cập nhật: Liên tục cập nhật cải tiến giao thức thuật toán định tuyến để đáp ứng nhu cầu thay đổi mạng Thanh Hóa, ngày tháng 11 năm 2023 Trưởng khoa Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Nguyễn Thế Anh Nguyễn Thế Cường Trịnh Đăng Tuấn 18