Bài giảng Mạng máy tính - Chương 3: Tầng mạng - Huỳnh Thanh Hòa

Nội dung text: Bài giảng Mạng máy tính - Chương 3: Tầng mạng - Huỳnh Thanh Hòa

1. Chương 3: Tầng mạng 1. Gi ới thi ệu chung: Tầng mạng có nhi ệm vụ đư a các gói tin từ máy gởi qua các ch ặn đườ ng để đế n đượ c máy nh ận. Để th ực hi ện đượ c nhi ệm vụ này, tầng mạng ph ải bi ết đượ c hình tr ạng của mạng đườ ng tr ục (subnet) và ch ọn đườ ng thích hợp để cho gói tin đi. Nó ph ải chú ý đế n vi ệc ch ọn đườ ng sao cho tránh đượ c tình tr ạng tắc ngh ẽn trên một số đườ ng truy ền và router trong khi số khác thì đang rãnh rỗi. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
2. 2. Các vấn đề liên quan đế n vi ệc thi ết kế tầng mạng : A. Kỹ thu ật hoán chuy ển lưu và chuy ển ti ếp (Store-and-Forward Switching) :Một máy tính có một gói tin cần truy ền đi sẽ gởi gói tin đế n router gần nó nh ất, có th ể là router trên LAN của nó ho ặc router của nhà cung cấp đườ ng truy ền. Gói tin đượ c lưu lại ở đó và đượ c ki ểm tra lỗi. Kế đế n gói tin sẽ đượ c chuy ển đế n một router kế ti ếp trên đườ ng đi đế n đích của gói tin. Và cứ ti ếp tục nh ư th ế cho đế n khi đế n đượ c máy nh ận gói tin. Đây chính là kỹ thuTh.S Huỳnhật Thanh lưu Hòa và chuy ển ti ếp.
3. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
4. B. Các dịch vụ cung cấp cho tầng vận chuy ển : Các dịch vụ này cần nên độ c lập với kỹ thu ật của các router.
   Tầng vận chuy ển cần đượ c độ c lập với số lượ ng, ki ểu và hình tr ạng của các router hi ện hành.
   Đị a ch ỉ mạng cung cấp cho tầng vận chuy ển ph ải có sơ đồ đánh số nh ất 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 đị nh hướ ng nối kết (Connection – Oriented Service) . Th.S Huỳnh Thanh Hòa
5. ◊ Cài đặ t dịch vụ không nối kết ( Implementation of Connectionless Service) : Mỗi router có một bảng thông tin cục bộ ch ỉ ra nơi nào có th ể gởi các gói tin để có th ể đế n được nh ững đích đế n khác nhau trên mạng. Mỗi mục của bảng ch ứa 2 thông tin quan tr ọng nh ất đó là Đích đế n (Destination) và ng ỏ ra kế ti ếp (Next Hop) cần ph ải chuy ển gói tin đế n để có th ể đế n được đích đế n này. Ta gọi là bảng ch ọn đường (Routing Table). Th.S Huỳnh Thanh Hòa
6. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
7. ◊ Cài đặ t dịch vụ đị nh hướng nối kết (Connection – Oriented Service) : Đố i với dịch vụ đị nh hướng kết nối chúng ta cần một mạch ảo trên subnet. Mục đích của vi ệc sử dụng mạch ảo là để tránh ph ải th ực hi ện vi ệc ch ọn lại đường đi mới cho mỗi gói tin gởi đế n cùng một đích. Với dịch vụ đị nh hướng nối kết, mỗi gói tin có mang một số đị nh dạng để xác đị nh mạch ảo mà nó thu ộc về. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
8. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
9. số hi ệu 22 12 32 1 3 2 số hi ệu giao ti ếp giao ti ếp vào s ố hi ệu k ết n ối vào giao ti ếp ra s ố hi ệu k ết n ối ra 1 12 3 22 2 63 1 18 3 7 2 17 1 97 3 87 Th.S Huỳnh Thanh Hòa
10. Bảng sau so sánh điểm mạnh và điểm y ếu c ủa 2 lo ại dịch v ụ không n ối k ết và đị nh h ướ ng n ối k ết: Th.S Huỳnh Thanh Hòa
11. 3. Gi ải thuật chọn đường : A. Đị nh ngh ĩa :Vấn đề cơ bản của vi ệc vạch đườ ng là tìm ra đườ ng đi có chi phí th ấp nh ất gi ữa hai nút mạng bất kỳ, trong đó chi phí của đườ ng đi đượ c tính bằng tổng chi phí khi đi qua tất cả các cạnh làm thành đườ ng đi đó. Nếu không có một đườ ng đi gi ữa hai nút, thì độ dài đườ ng đi gi ữa chúng đượ c xem nh ư bằng vô cùng. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
12. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
13. B. Mục tiêu của gi ải thuật chọn đường : ― Ch ọn đườ ng đi đế n đích với ‘chi phí’ (metric) th ấp nh ất cho một gói tin. ― Lưu và chuy ển ti ếp các gói tin từ nhánh mạng này sang nhánh mạng khác. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
14. • Đạ i lượng đo lường (Metric) : Có th ể dùng các th ước đo sau để đo độ dài đường đi cho các gi ải thu ật ch ọn đường: – Chi ều dài đườ ng đi (length path): Là số lượ ng router ph ải đi qua trên đườ ng đi. – Độ tin cậy (reliable) của đườ ng truy ền – Độ trì hoãn (delay) của đườ ng truy ền – Băng thông (bandwidth) kênh truy ền – Tải (load) của các router – Cướ c phí (cost) kênhTh.S Huỳnh truy Thanhề Hòan
15. C. Các gi ải thu ật tìm đườ ng đi tối ưu : Tr ướ c tiên, nó mô hình hóa hình tr ạng mạng thành một đồ th ị có các đặ c điểm nh ư sau: ° Nút là các router. ° Cạnh nối li ền 2 nút là đườ ng truy ền nối hai router. ° Trên mỗi cạnh có giá tr ị đó là chi ều dài đườ ng đi gi ữa 2 router thông qua đườ ng truy ền nối hai router . Th.S Huỳnh Thanh Hòa
16. ° Chi ều dài đườ ng đi từ nút A đế n nút B là tổng tất cả các giá tr ị của các cạnh nằm trên đườ ng đi. Nếu không có đườ ng đi gi ữa 2 router thì xem nh ư giá tr ị là vô cùng. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
17. Gi ải thu ật tìm đường đi ng ắn nh ất Dijkstra : để tìm đường đi ng ắn nh ất từ một nút cho tr ước trên đồ th ị đế n các nútcòn lại trên mạng. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
18. Dijkstra’s algorithm: example Step N' D(v),p(v) D(w),p(w) D(x),p(x) D(y),p(y) D(z),p(z) 0 u 2,u 5,u 1,u ∞ ∞ 1 ux 2,u 4,x 2,x ∞ 2 uxy 2,u 3,y 4,y 3 uxyv 3,y 4,y 4 uxyvw 4,y 5 uxyvwz destination link 5 v (u,v) v 3 w 5 x (u,x) 2 u 2 1 z y (u,x) 3 1 w (u,x) x y 2 1 z (u,x) Th.S Huỳnh Thanh Hòa
19. Gi ải thu ật ch ọn đường tối ưu Ford-Fulkerson : để tìm đường đi ng ắn nh ất từ tất cả các nút đế n một nút đích cho tr ước trên mạng. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
20. D. Gi ải pháp vạch đường Vector Kho ảng cách (Distance Vector) : gửi theo đị nh kỳ , gửi toàn bộ bảng đị nh tuy ến ( ví dụ : RIP, IGRP, ) Th.S Huỳnh Thanh Hòa
21. • Gi ả sử chi phí trên mỗi đường nối đề u được đặ t bằng 1 Th.S Huỳnh Thanh Hòa
22. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
23. • Sử dụng các giao th ức đị nh tuy ến theo vect ơ kho ảng cách th ường tốn ít tài nguyên của hệ th ống nh ưng tốc độ đồ ng bộ gi ữa các router lại ch ậm và thông số được sử dụng để ch ọn đường đi có th ể không phù hợp với nh ững hệ th ống mạng lớn Th.S Huỳnh Thanh Hòa
24. E. Gi ải pháp ch ọn đườ ng “Tr ạng thái kết nối” (Link State) : gửi khi có thay đổ i , gửi tình tr ạng kết nối ( ví dụ : Open Shortest Path First (OSPF) , ISIS , ) Sau khi toàn bộ các router đã đượ c hội tụ thì giao th ức đị nh tuy ến theo tr ạng thái đườ ng liên kết ch ỉ sử dụng gói thông tin nh ỏ để cập nh ật ,v ề sự thay đổ i cấu trúc mạng ch ứ không gửi đi toàn bộ bảng đị nh tuy ến .Các gói thông tin cập nh ật này đượ c truy ền đi cho tất cả router khi có sự thay đổ i xảy ra ,do đó tốc độ hội tụ nhanh. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
25. F. Vạch đườ ng phân cấp (Hierarchical Routing): • Khi mạng tăng kích th ướ c: – Tăng kích th ướ c bảng vạch đườ ng của các router – Tăng kích th ướ c bộ nh ớ – Tăng th ời gian tìm ki ếm đườ ng đi – Cần th ực hi ện vạch đườ ng phân cấp • Trong vạch đườ ng phân cấp: – Các router đượ c chia thành nh ững vùng (domain). – Router bi ết cách vạch đườ ng bên trong vùng, nh ưng không bi ết gì về cấu trúc bên trong của các vùng khác. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
26. Vạch đường phân cấp (Hierarchical Routing) Inter-AS C.b routing between B.a A.a A and B Host b A.c c h2 a a C b a B Host d Intra-AS routing h1 c A b within AS B Intra-AS routing within AS A Th.S Huỳnh Thanh Hòa
27. 4. Liên mạng :Mạng được hình thành từ vi ệc liên nối kết nhi ều mạng lại với nhau. • Các mạng thành ph ần là không đồ ng nh ất (homogeneous): khác nhau về ph ần cứng, ph ần mềm, giao th ức • Mục tiêu của vi ệc xây dựng liên mạng là cho phép ng ười dùng trên một mạng con có th ể liên lạc được với ng ười dùng trên các mạng con khác Th.S Huỳnh Thanh Hòa
28. Th.S Huỳnh Thanh Hòa
29. Ở tầng mạng: Ng ười ta dùng các router để nối kết các mạng với nhau. Nếu hai mạng có tầng mạng khác nhau, router có th ể chuy ển đổ i khuôn dạng gói tin, qu ản lý nhi ều giao th ức khác nhau trên các mạng khác nhau. Th.S Huỳnh Thanh Hòa