bài 5: Địnhtuyến - mica.edu.vnmica.edu.vn/perso/kiendt/ee4611/lec/05. routing.pdf · sử...
Post on 05-Sep-2019
1 Views
Preview:
TRANSCRIPT
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Bài 5: Định tuyến
1
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Khái niệm
Là việc định hướng
thông tin từ nguồn
tới đích
Định tuyến tĩnh: luôn
dùng một đường
Định tuyến động:
đường đi thay đổi
theo trạng thái, lưu
lượng,… của mạng
2
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến trong chuyển mạch gói
Các yêu cầu với thuật toán
định tuyến
Chính xác
Đơn giản
Bền vững
Ổn định
Cân bằng
Tối ưu
Hiệu quả
…
Tiêu chí lựa chọn đường đi
Chi phí thấp
Số nút tối thiểu
3
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến IP
Destination-based connectionless forwarding
Mỗi nút tự quyết định chuyển gói tin theo nhánh nào
Dựa trên thông tin về trạng thái và topo của mạng
Thông tin được duy trì bởi giao thức định tuyến
4
A B
R1 R4
R2
R3
R6
R7
R5
R8
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Bảng định tuyến (routing table)
Là bảng chứa thông tin ra quyết định chuyển tiếp gói
tin theo cổng nào
Tất cả các thiết bị mạng IP đều có bảng định tuyến
Windows: route print
Linux: route -n / ip route list / netstat -rn
Cisco: ip route show
5
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Routing metric
Các tiêu chí đánh giá metric
Độ trễ
Độ tin cậy
Số bước chuyển tiếp
Tải
6
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Giao thức định tuyến
Mục đích:
Duy trì thông tin về trạng thái topo của mạng cho các nút
(router)
Từ thông tin trạng thái topo, sinh ra bảng route cho các
nút
Các giao thức thông dụng: RIP, OSPF, BGP, IGRP,
EIGRP, IS-IS
7
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Phân loại giao thức định tuyến
Định tuyến tĩnh / động
Định tuyến theo distance vector / link state
Định tuyến phẳng / phân cấp
Định tuyến nội vùng / liên vùng
Định tuyến tại nguồn / hop-by-hop
Định tuyến broadcast / multicast / unicast
Định tuyến mạng cố định / di động
8
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Biểu diễn mạng bằng đồ thị
Mạng được coi như một đồ thị
Nút là các router
Cạnh là các kết nối với độ dài là các độ đo về độ trễ,
tải,…
9
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Thuật toán tìm đường Dijkstra
10
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến bằng link state
Cơ chế
Khám phá các nút xung quanh
Bản tin HELLO
Xác định độ đo (độ trễ,…) tới các nút xung quanh
Bản tin báo trạng thái để quảng bá thông tin học được
cho các nút xung quanh
Tính đường đi tối ưu dùng thuật toán Dijkstra
Các giao thức sử dụng: OSPF, IS-IS
11
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến bằng link state
Ưu điểm
Đơn giản và dễ cài đặt
Nhược điểm
Cần nhiều bộ nhớ
Tiêu tốn băng thông và thời gian xử lý
Khó triển khai nếu số lượng nút mạng lớn
12
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Thuật toán Bellman-Ford
Là thuật toán tìm đường tối ưu dạng phân tán
Dựa trên phương trình𝑑 𝑥, 𝑦 = min
𝑣∈𝑉(𝑥)𝑐 𝑥, 𝑣 + 𝑑(𝑣, 𝑦)
13
Trong đó:
𝑑 𝑖, 𝑗 : khoảng
cách từ nút i tới
nút j
𝑐 𝑖, 𝑗 : chi phí
cho cạnh từ nút
i tới nút j
𝑉(𝑖): tập các
cạnh của nút i
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến bằng distance vector
Distance vector: là đường đi ngắn nhất của một nút
tới những nút khác
Cơ chế
Ước tính DV tự thân nếu phát hiện có thay đổi trong
mạng
Nếu thay đổi DV, báo cho các nút bên cạnh
Định kỳ (30s) gửi bảng route cho các nút bên cạnh
14
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
So sánh link state và distance vector
Link state
Thông điệp quảng bá
trong mạng
Độ phức tạp O(n2)
Chống lỗi tốt hơn khi
mạng có trục trặc
Khả năng chống lặp tốt
hơn
VD: OSPF
Distance vector
Chỉ quảng bá với các
nút bên cạnh
Độ phức tạp thay đổi
Chống lỗi kém hơn khi
mạng có trục trặc
Khả năng trống lặp kém
hơn
VD: RIP
15
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến bằng quảng bá (flooding)
Mỗi nút nhận được bản tin sẽ gửi cho tất cả các láng
giềng khác
Cần cơ chế chống lặp, tránh gửi quá xa
Thích hợp cho các mạng cảm biến, mạng ad hoc
16
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Chống lặp với thuật toán flooding
SNCF (sequence number controlled flooding)
Bản tin được đánh số thứ tự trước khi gửi
Mỗi nút nhớ các gói tin mình đã nhận/gửi trước đó
Nếu nút nhận lại được gói tin đã nhận trước đó, thì
bỏ không xử lý
17
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến bằng spanning tree
Cây bao phủ hết các nút của mạng
Spanning tree tối thiểu: là cây có tổng chi phí các
cạnh nhỏ nhất
18
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Spanning tree
Xây dựng bằng thuật toán Prim-Dijstra
Bắt đầu từ một nút bất kỳ, nút trở thành 1 phần cây
Thêm vào cây cạnh có trọng số nhỏ nhất nối một nút của
cây với 1 nút chưa có trong cây
19
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến phân cấp
20
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Các giao thức IGP (Interior Gateway Protocols)
Classful routing: giao thức không gửi kèm subnet
mask trong các bản tin
VD: RIPv1, IGRP
Classless routing: có gửi kèm subnet mask trong các
bản tin
VD: RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS
21
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Giao thức RIP
RIP: Routing Information Protocol
Cơ chế
Giao thức định tuyến bên trong các hệ tự trị (AS)
Giới hạn đường đi dài nhất ở 15 nút
Sử dụng thuật toán tìm đường distance vector
Mỗi router thường xuyên cập nhật bảng định tuyến của
nó sang hàng xóm (bằng UDP)
Khi một router nhận được bảng định tuyến, nó xử lý cập
nhật đường đi tốt hơn theo thuật toán Bellman-Ford
Chọn đường đi theo số nút mạng đi qua (hop count)
22
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
RIP
2 phiên bản:
RIPv1 dùng địa chỉ phân lớp
RIPv2 dùng địa chỉ không phân lớp
Đặc điểm:
Hội tụ chậm
Không phù hợp với các mạng lớn
23
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Giao thức OSPF
OSPF: Open Shortest-Path First
Theo liên kết trạng thái được triển khai dựa trên các
chuẩn mở
Đòi hỏi các nút mạng có đầy đủ thông tin về toàn bộ topo
của mạng
Được thiết kế phân cấp và chia vùng (routing areas)
24
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
OSPF
Mỗi router chứa các thông tin sau:
Neighbor table: chứa thông tin các nút bên cạnh
Topology table: thông tin các router khác và chi phí
đường đi
Routing table: thông tin đường đi tối ưu hiện thời
Các router nội vùng và ở biên có vai trò khác nhau
25
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
BGP (Border Gateway Protocol)
Giao thức định tuyến giữa các AS (autonomous
system)
Thuộc loại path vector và định tuyến dựa trên các
luật, chính sách của quản trị hơn là các metrics nội
vùng
Khó có một chính sách và đơn vị chi phí chung
(cost) giữa các nhà cung cấp dịch vụ mạng
Mạng quá rộng, cơ sở dữ liệu mạng quá lớn, khó hội
tụ
BGP định tuyến theo luật
26
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến mạng di động ad hoc (MANET)
Các nút không cố định và thường xuyên thay đổi vị
trí
Có độ phân tán cao
Vấn đề chuyển vùng
29
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Phân loại
30
Ad hoc routing protocols
Flat routing Hierarchical routingGeographical position
Augmented routingProactive Reactive
DSDV WRP
AODV DSR
CGSR HSR
GPSR
LAR
Proactive Reactive
DREAM
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến chủ động (proactive)
Dựa trên các bảng thông tin về topo và trạng thái
của mạng
Duy trì và cập nhật cấu trúc dữ liệu bằng cách trao
đổi định kỳ thông tin giữa các nút
Khi có thay đổi: quảng bá bản tin cập nhật để duy trì
thông tin về trang thái
31
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến theo đáp ứng (reactive)
Khi cần mới thiết lập đường đi cho nút yêu cầu
Quá trình tìm đường kết thúc khi:
Tìm được đường đi
Không tìm thấy đường đi
Độ trễ cao
32
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
VD: CGSR
CGSR: Cluster-head Gateway Switch Routing
Dạng proactive
Duy trì bảng route giữa các cluster head
33
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
Định tuyến theo vị trí
Chia theo khu vực địa lý
Có thể có điều phối trong cùng một khu vực
34
Grid head
EE4611: An ninh và quản trị mạng – HK1 2018/2019
TS. Đào Trung Kiên – ĐH Bách khoa Hà Nội
VD: AODV
AODV: Ad hoc On-demand Distance Vector
Dạng reactive
Các nút không nhận biết hay khám phá về trạng thái
topo của mạng
Dùng cơ chế quảng bá để định tuyến
35
1
4
35
2
6
7
1
4
35
2
6
7
Bản tin RREQ Bản tin RREP
top related