Đồ án Ứng dụng giao thức IGRP cho mạng 3G

nh phân phối gói từ đầu cuối đến đầu cuối đảm bảo hiệu quả tốt nhất xuyên qua liên mạng. Lớp mạng dùng bảng định tuyến IP để quyết định tuyến từ nguồn đến đích. Sau khi Router xác định được đường dẫn sẽ dùng, nó sẽ sử lý chuyển tiếp các gói. Nó lấy gói được chấp nhận trên một giao diện và chuyển nó đến giao tiếp khác hay port khác để tiếp tục chuyển gói đến hop tiếp theo. h 4.6: Cần thiết phải xác định đường dẫn Một bảng định tuyến IP bao gồm các địa chỉ mạng đích và giao diện chuyển tiếp. Ví dụ như ở hình vẽ trên, nếu một gói muốn đến địa chỉ mạng 172.31.0.0 thì gói sẽ được gửi ra giao diện S0. Định tuyến IP chỉ ra rằng các gói IP datagram đi qua liên mạng tại một thời điểm. Tại mỗi hop, đích kế tiếp được tính bằng cách so trùng địa chỉ mạng đích của datagram với giao diện đầu ra. Nếu không trùng địa chỉ mạng, gói tin sẽ được chuyển tới một giao diện mặc định. Một Router muốn xác định được tuyến thì nó cần nắm thồng tin về mạng, thông tin về mạng sẽ được cập nhật theo những khoảng thời gian nhất định. Mỗi một giao thức định tuyến khác nhau sẽ quy định thông tin cập nhật dùng để quyết định tuyến khác nhau. IV.2.2 Định tuyến tĩnh. Thông tin về tuyến sẽ được cập nhật bởi người quản trị mạng thông qua thao tác nhập bằng tay vào trong cấu hình của Router. Khi mạng có sự cố, người quản trị mạng cần nhanh chóng cập nhật lại thông tin tuyến mới để đảm bảo thông tin được truyền tải. Định tuyến tĩnh có một vài ứng dụng hữu ích cho trường hợp chỉ có một kết nối đơn đến mạng. Loại mạng này người ta gọi là mạng “cụt”. Cấu hình định tuyến tĩnh cho mạng cụt giúp ta tránh được sự thất thoát băng thông dành cho thông tin cập nhật giữa các Router. h 4.7: Định tuyến cố định IV.2.3 Định tuyến mặc định Hình h 4.8 miêu tả việc sử dụng một tuyến mặc định (default route), một mục của bảng định tuyến trực tiếp hướng các gói đến hop kế tiếp khi hop này không được liệt kê một cách tường minh trong bảng định tuyến. Chúng ta có thể cài đặt các tuyến mặc định như một phần của công việc cấu hình tĩnh. Trong ví dụ đang xét, các Router của công ty X chỉ xử lý đặc tả tri thức về topo của mạng máy tính trong công ty này. Duy trì tri thức về mỗi mạng khác có thể truy xuất đến thông tin qua mây internet là điều không cần thiết và không thể. Thay vì vậy, mỗi Router trong công ty X được thông báo một tuyến mặc định mà nó có thể dùng để cố gắng đạt đến bất kỳ một đích không biết rõ nào bằng cách hướng trực tiếp các gói vào internet. h 4.8: Định tuyến mặc định IV.2.4 Định tuyến động 1. Sự cần thiết của việc định tuyến động Xét ví dụ thông qua mạng h 4.9 h 4.9: Sự thích nghi với thay đổi topo mạng Nếu như định tuyến tĩnh chúng ta xét ở trên cho phép các Router định hướng một cách thích hợp cho một gói chạy từ một mạng này đến một mạng khác dựa vào thông tin đã được cấu hình. Router tham khảo bảng định tuyến của nó và theo các chỉ dẫn cố định được lưu trữ để chuyển gói đến hop tiếp theo. Ví dụ trong mạng này chúng ta đặt tuyến tĩnh từ A-D-C, host nguồn ở phía Router A còn host đích ở phía Router C. Gói tin được chuyển từ Router A đến Router D và từ Router D chuyển tiếp đến Router C. Router C làm nhiệm vụ phân phối gói đến host đích. Nếu đường dẫn giữa Router A và D bị hỏng, Router A sẽ không thể chuyển tiếp gói đến Router D bằng tuyến tĩnh. Việc thông tin với mạng đích là không thể, trừ khi Router A được cấu hình bằng tay để chuyển các gói thông tin qua Router B. Chính vì vậy chúng ta cần thiết dùng định tuyến động. Định tuyến động đem đến sự linh hoạt hơn. Tuỳ theo bảng định tuyến được tạo ra bởi Router A một gói có thể đến đích trên tuyến được ưa thích hơn thông qua Router D. Tuy nhiên còn có một đường dẫn khả dụng thứ 2 là thông qua Router B. Một khi Router A nhận ra rằng liên kết đến Router D bị đứt hoặc nghẽn, nó điều chỉnh bảng định tuyến của nó và kiến tạo đường dẫn qua Router B thành đường dẫn được ưa thích nhất để đến đích. Router tiếp tục gửi các gói tin đến đích thông qua liên kết này. Khi đường dẫn giữa Router A và Router D được khôi phục và đưa vào phục vụ, một lần nữa Router A có thể thay đổi bảng định tuyến của nó để chỉ ra đường dẫn được ưa thích nhất. Bên cạnh đó, các giao thức định tuyến động còn có thể định hướng lưu lượng tải từ cùng một phần qua nhiều đường dẫn khác nhau trong một mạng để đạt hiệu suất tốt hơn. Điều này được gọi là chia sẻ tải. 2. Các hoạt động định tuyến động. Sự thành công của định tuyến động phụ thuộc vào hai chức năng cơ bản của Router đó là: Duy trì một bảng định tuyến. Phân tán tri thức mạng theo định kỳ dưới dạng cập nhật định tuyến cho các Router khác. Định tuyến động dựa vào một giao thức định tuyến để chia sẻ tri thức mạng cho các Router. Một giao thức định tuyến định ra một tập nguyên tắc được áp dụng vào mỗi Router khi nó thông tin với các Router láng giềng khác. Ví dụ một giao thức định tuyến mô tả : Làm thế nào để gửi các cập nhật Tri thức gì được chứa trong cập nhật này. Khi nào thì gửi tri thức này. Làm thế nào định vị các nơi nhận cập nhật. h 4.10: Định tuyến động 3. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn tuyến Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ về thông tin kéo theo sự phát triển mạnh về mạng. Vấn đề của chúng ta là làm sao có thể khai thác tốt tài nguyên mạng hiện có để đảm bảo nhu cầu của người sử dụng cũng như mục đích kinh doanh của nhà khai thác. h 4.11: Các thành phần đo lường định tuyến Khi một thuật toán định tuyến cập nhật bảng định tuyến, đối tượng chủ yếu của nó là xác định thông tin tốt nhất để hiển thị trong bảng định tuyến. Mỗi giải thuật định tuyến sẽ phân biệt ra tuyến tốt nhất dựa trên các tiêu chí mà nó đặt ra. Giải thuật sẽ sinh ra một con số gọi là giá trị của đường dẫn (metric value) cho mỗi đường dẫn xuyên qua mạng. Thông thường theo quy ước, con số càng nhỏ thì đường dẫn càng tốt. Các nhân tố ảnh hưởng đến việc quyết định tuyến được dùng phổ biến nhất là độ rộng băng thông (bandwidth), trễ (Delay), tải trọng (Load) , độ tin cậy (Reliability), số hop (Hop count), ticks, Cost. Băng thông : Dung lượng số liệu của một liên kết cho phép chuyển qua. Độ trễ : Là thời gian cần thiết để gói chuyển từ nguồn tới đích. Độ tin cậy : Đánh giá nhờ vào tỷ lệ lỗi của mỗi liên kết mạng. Hop count : Số lượng Router mà một gói phải đi qua trược khi đạt đến đích của nó Ticks : Thời gian trễ trên một liên kết số liệu dùng các IBM PC clock tick. Cost : Một giá trị tuỳ ý thường dựa vào băng thông, chi phí tiền tệ hay đo lường khác, nó được gán bởi người quản trị mạng. 4. Ba loại giao thức định tuyến: Hầu hết các giải thuật định tuyến được chia thành ba loại cơ bản Distance-Vector (vector khoảng cách). Link-state (trạng thái kết nối). Hybrid Routing. Định tuyến Distance-vector là định tuyến căn cứ vào khoảng cách kết nối đối với các liên kết trong mạng. Định tuyến link-state duy trì một cơ sở dữ liệu phức tạp về topo mạng để quyết định tuyến. Còn định tuyến blaced-hybrid lại phối hợp các khía cạnh của distance-vector và link-state. 5. Thời gian hội tụ Giải thuật định tuyến là cơ sở cho định tuyến động. Bất cứ khi nào topo của một mạng thay đổi bởi sự tăng trưởng, sự cấu hình lại hay hỏng hóc thì cơ sở tri thức mạng cũng phải thay đổi theo. Tri thức này cần được phản ánh nhằm nhanh chóng tạo dựng một topo ổn định mới. Quá trình tạo ra sự ổn định mạng gọi là sự hội tụ. Khi tất cả các Router đang hoạt động trong liên mạng với cùng một tri thức, liên mạng được gọi là đã hội tụ. Cần thiết phải xây dựng một giao thức thích hợp cho mạng đảm bảo quá trình hội tụ nhanh để tránh mất mát thông tin khi mạng xảy ra sự cố. IV.2.5 Định tuyến Distance-vector. 1. Khái quát Định tuyến Distance-vector dựa vào các giải thuật định tuyến có cơ sở hoạt động là vector khoảng cách, theo định kỳ chúng chuyển các bản copy của các bảng định tuyến từ Router này đến Router kia. Các cập nhật thường xuyên này giữa các Router sẽ phát hiện ra các thay đổi topo. Mỗi Router nhận các bảng định tuyến từ các Router láng giềng được nối đến nó.Ví dụ như trên hình h 4.12, Router B nhận thông tin từ Router A, sau đó nó thêm một con số về khoảng cách (ví dụ như số hop) và sau đó chuyển bảng định tuyến này đến đến Router láng giềng của nó - Router C. Điều này diễn ra từng bước tương tự trên tất cả các hướng giữa các Router láng giềng với nhau. Giải thuật này sau cùng tích luỹ được các khoảng cách mạng sao cho nó có thể duy trì được một cơ sở dữ liệu về thông tin topo mạng. Tuy nhiên giải thuật Distance-vector sẽ không cho một Router biết đích xác về topo liên mạng. h 4.12 Quá trình chuyển các bảng copy của bảng định tuyến 2. Quá trình trao đổi bảng định tuyến Mỗi Router dùng định tuyến distance-vector bắt đầu bằng cách nhận diện các láng giềng của nó. Trên hình vẽ h 4.12 với những giao tiếp được kết nối trực tiếp được quy ước có khoảng cách bằng 0 và cứ tuần tự qua từng hop, khoảng cách được tăng dần lên. Các Router phát hiện ra đường dẫn tốt nhất đến các mạng đích dựa vào thông tin chúng nhận được giữa các láng giềng. Ví dụ Router A học các thông tin về topo mạng khác dựa vào thông tin nó nhận được từ Router B. Mỗi mục về mạng khác trong bảng có một vector khoảng cách được tích luỹ để cho thấy độ xa của mạng theo một hướng cho trước. h 4.13: Quá trình trao đổi bảng định tuyến 3. Quá trình phát hiện thay đổi trong topo mạng Khi một topo thay đổi, cần phải cập nhật bảng định tuyến. Cũng như quá trình phát hiện khoảng cách mạng, các cập nhật về thay đổi topo được xúc tiến từng bước từ Router này đến các Router khác. Các thuật toán distance-vector yêu cầu mỗi Router gửi bảng định tuyến toàn cục của nó đến một láng giềng. Và căn cứ vào các cập nhật này chúng ta dùng thuật toán tìm đường để chỉ ra tuyến tốt nhất. h 4.14: Quá trình phát hiện thay đổi topo mạng 4. Định tuyến vòng và cách xử lý h 4.15 Các tuyến chạy vòng, mạng không hội tụ Định tuyến thành vòng có thể xảy ra nếu sự hội tụ của mạng diễn ra chậm trên một cấu hình mới, tạo ra các mục định tuyến không chắc chắn . Hình h 4.25 mô tả một vòng định tuyến có thể xảy ra như thế nào. Ta có thể mô tả tuần tự quá trình định tuyến vòng như sau: Trước khi mạng 1 bị hỏng hóc, tất cả các Router đều có tri thức ổn định và các bảng định tuyến đúng. Mạng này được gọi là hội tụ. Giả sử đường dẫn thích hợp từ Router C đến mạng 1 là qua Router B, khoảng cách từ Router C đến mạng 1 là 3. Khi mạng 1 bị hỏng, Router E gửi một cập nhật đến Router A. A dừng quá trình định tuyến các gói đến mạng 1, xong Router B, C, D lại chưa nhận được thông tin về sự hư hỏng này nên vẫn tiếp tục thực hiện định tuyến các gói tin đến mạng 1 như bình thường. Sau đó A gửi thông tin cập nhật đến Router B, D và Router B, D biết được sự hỏng hóc này nhưng Router C vẫn chưa nhận được thông tin về sự hỏng hóc, nó vẫn coi quá trình chuyển gói đến mạng 1 qua B là thành công. Trong lúc chưa nhận được thông tin về sự cố ở mạng 1, Router C gửi cập nhật đến D thông báo với D rằng có thể gửi thông tin đến mạng 1 chuyển tiếp qua C đến B (trước kia Router D có thể không quan tâm gì đến đường truyền qua C, B, A để đến mạng 1). Router D cập nhật bảng định tuyến với quyết định tuyến là chuyển gói đến mạng 1 qua C. Thông tin này lan truyền đến A rồi đến B tạo thành một vòng truyền kín, Router B cứ nghĩ là mình có thể truyền thông tin đến mạng 1 sau đó nó nhận lại chính thông tin của mình nhưng không phát hiện ra. Tiếp tục quá trình trên, các cập nhật không hợp lệ của mạng 1 sẽ tiếp tục vòng trừ khi có các quá trình khác dừng nó lại. Điều kiện này gọi là đếm vô thời hạn, vòng gói liên tục trên mạng bất chấp thực tế là mạng đã bị ngắt. Trong khi các Router đang đếm vô thời hạn các vòng gói không hợp lệ cho phép một vòng định tuyến cứ tồn tại Giải pháp đưa ra để chống quá trình định tuyến vòng, các giao thức distance-vector định nghĩa vô hạn như một con số tối đa được chỉ định. Con số này căn cứ theo đại lượng định tuyến (ví dụ đếm hop đơn giản). Với cách tiếp cận này giao thức định tuyến cho phép vòng định tuyến cứ tiếp tục cho đến khi đại lượng định tuyến vượt quá giá trị lớn nhất theo qui định. Với mạng sử dụng RIP giá trị đo lường vượt quá giá trị tối đa là 15 nên bị loại, gói tin bị huỷ bỏ. Trong bất kỳ trường hợp nào khi giá trị đo lường vượt quá giá trị tối đa thì mạng 1 được xem là không tồn tại. IV.2.6 Định tuyến Link-state 1. Cơ sở cho định tuyến Link-state Giải thuật cơ bản thứ hai được dùng cho định tuyến là giải thuật link-state. Các giải thuật định tuyến này cũng được gọi là SPF (Shortest Path First) duy trì một cơ sở dữ liệu khá phức tạp chứa thông tin về topo mạng. Trong khi các giải thuật distance-vector không có thông tin đặc biệt gì về các mạng ở xa cũng như không biết các Router ở xa thì giải thuật link-state lại biết được đầy đủ về các Router ở xa và biết được chúng liên kết với nhau như thế nào. Định tuyến Link-state dùng: Các thông báo về trạng thái liên kết: LSAs (Link-state Avertisements) Một cơ sở dữ liệu về topo mạng. Giải thuật SPF, và cây SPF sau cùng. Một bảng định tuyến liên hệ các đường dẫn và các port đến từng mạng Các kỹ sư đã hiện thực khái niệm link-state trong định tuyến OSPF. h 4.16: Hình biểu diễn khái niệm Link-state 2. Quá trình trao đổi bảng định tuyến Hoạt động tìm hiểu khám phá mạng trong định tuyến Link-state theo các bước: Các Router trao đổi các LSA cho nhau. Mỗi Router bắt đầu với các mạng được kết nối trực tiếp để lấy thông tin. Mỗi Router đồng thời với các Router khác tiến hành xây dựng một cơ sở dữ liệu về topo bao gồm tất cả các LSA đến từ liên mạng. Giải thuật SPF tính toán mạng có thể đạt đến. Router xây dựng một topo luận lý này như một cây, tự nó là gốc, gồm tất cả các đường dẫn có thể đến mỗi mạng trong liên mạng đang chạy giao thức Link-state. Sau đó sắp xếp đường dẫn này theo thuật toán tìm đường ngắn nhất (SPF). Router liệt kê các đường dẫn tốt nhất của nó và các port dẫn đến các mạng đích trong bảng định tuyến của nó. Nó cũng duy trì các cơ sở dữ liệu khác về các phần tử topo và các chi tiết về hiện trạng. h 4.17: Quá trình thực hiện định tuyến trong mạng Link-state 3. Quá trình trao đổi thông tin về sự thay đổi topo mạng Các giải thuật Link-state căn cứ vào các cập nhật Link-state như nhau. Bất cứ khi nào một topo mạng chạy Link-state thay đổi, các Router đầu tiên nhận biết được sự thay đổi này gửi thông tin đến các Router khác hay đến Router được gán trước là trao đổi thông tin với toàn mạng. Điều này liên quan đến việc gửi thông tin định tuyến chung đến tất cả các Router trong liên mạng. Để đạt được sự hội tụ, mỗi Router thực hiện như sau: Theo dõi các láng giềng của nó: ứng với mỗi tên của láng giềng xem đang mở hay đóng và giá của liên kết đến các láng giềng đó. Tạo một gói LSA trong đó liệt kê tên của tất cả các Router láng giềng và các liên kết, bao gồm các láng giềng mới, các thay đổi trong giá trị liên kết, và các liên kết dẫn đến các láng giềng đã được ghi. Gửi gói này đi sao cho tất cả các Router đều nhận được. Khi nhận một gói LSA, ghi gói này vào cơ sở dữ liệu để sao cho cập nhật gói LSA mới nhất được phát ra từ mỗi Router. Hoàn thành cấu trúc topo của liên mạng bằng cách dùng dữ liệu từ các gói LSA tích luỹ được và sau đó tính toán các tuyến dẫn đến tất cả các mạng khác được sử dụng thuật toán SPF. h 4.18: Các quá trình cập nhật xử lý tình huống thay đổi topo trong Link-state. Mỗi khi một gói LSA tạo ra một thay đổi trong cơ sở dữ liệu link-state, thuật toán SPF phải được tính lại để tìm các đường dẫn tốt nhất và cập nhật bảng định tuyến. Sau đó, mỗi Router lưu ý về sự thay đổi topo này khi xác định đường dẫn tốt nhất để định tuyến các gói. IV.3 Giao thức định tuyến IGRP : Interior Gateway Routing Protocol Tuỳ hiện trạng của mạng và căn cứ vào các thông số mạng chúng ta đưa ra khái niệm về chi phí truyền tin cho mỗi kết nối. Thông số này được thể hiện cụ thể thông qua các giao thức định tuyến ứng dụng cho vùng mạng mà ta đang xét. Ví dụ như giao thức RIP dùng hop-count hay căn cứ vào số router mà gói tin phải đi qua để đến đích. OSPF căn cứ vào băng thông, độ trễ... Các cách xây dựng metric thể hiện cho các giao thức khác nhau và vì các vùng mạng được xây dựng không giống nhau, mỗi vùng phù hợp với một loại giao thức định tuyến cho nên tồn tại rất nhiều giao thức định tuyến và không giao thức nào chiếm ưu thế hoàn toàn. Khi một router cập nhật được metric do một giao thức định tuyến chi phối router đó quy định thì nó sử dụng các thuật toán tối ưu dùng cho lớp bài toán hành trình trên đồ thị để tìm ra các con đường có chi phí thấp nhất để chuyển gói tin đến đích. Hai thuật toán nổi tiếng về tìm đường đi của đồ thị được xét đến đó là thuật toán Ford-Feguson và thuật toán Difftra. RIP là một trong những giao thức định tuyến đầu tiên, metric được tính toán rất đơn giản là dựa trên hop-count. Tuy nhiên thuật toán nay có rất nhiều nhược điểm đặc biệt là chỉ hoạt động trên một vùng mạng giới hạn <15 hop. Điều này là không thích hợp với những mạng lớn. Chính vì vậy Cisco phát triển IGRP từ giữa những năm 1980 để giải quyết những hạn chế của RIP. IGRP tính toán metric tổng hợp căn cứ vào trạng thái hoạt động của từng tuyến... Mặc dù trong tính toán metric không căn cứ vào số lượng các hop nhưng IGRP có thể thực thi trên một mạng có kích cỡ lên đến 255 hop. Một ưu điểm nổi trội của IGRP khác so với RIP đó là việc tiết kiệm băng thông nhờ giảm bớt thông tin mạng giữa các router với nhau. Thời gian cho mỗi chu kỳ cập nhật bảng định tuyến của IGRP lâu gấp 3 lần so với thời gian mỗi lần cập nhật bảng định tuyến của RIP và các gói tin liên lạc giữa các router cũng hợp lý và ngắn gọn hơn. Tuy nhiên khác với RIP là giao thức thực hiện được với các loại router của bất kỳ nhà sản xuất nào thì IGRP lại là giao thức mang tính nội bộ khi chỉ ứng dụng được cho các sản phẩm của Cisco. Mục tiêu của Cisco khi phát triển IGRP là muốn tạo ra một giao thức với độ linh hoạt và là một giao thức mạnh trong truyền tải, phù hợp với các loại giao thức định tuyến khác. Mặc dù nó đã chứng tỏ là một giao thức định tuyến phổ biến cho mạng IP, IGRP chỉ tương thích được với duy nhất một giao thức định tuyến khác trước đó là giao thức CLNP (ISO Connectionless Network Protocol). IV.3.1 Hoạt động của IGRP Mặc dù có nhiều ưu điểm vượt trội chỉ ra ở trên, IGRP vẫn tồn tại nhiều đặc điểm hoạt động giống RIP. Nó thuộc lớp giao thức định tuyến distance vector và với đặc trưng của lớp thuật toán này các thực thể của bảng định tuyến sẽ được phát quảng bá đến tất cả các router láng giềng. Cũng giống như RIP, IGRP phát quảng bá gói tin yêu cầu (Request) ra tất cả các giao diện cho phép IGRP, đồng thời nó cũng làm nhiệm vụ giới hạn vùng mạng bằng cách kiểm tra địa chỉ các gói tin cập nhật xem nó có nằm trong vùng địa chỉ mạng sử dụng IGRP hay không. Một thực thể cập nhật mới cùng với một giá trị metric sẽ được cập nhật vào bảng định tuyến, thực thể này chỉ trở thành thực thể của bảng định tuyến khi nó nhỏ hơn giá trị metric cũ. Khi đó tuyến đến cùng một địa chỉ đích cũ sẽ được thay đổi tại node mạng này và đi theo tuyến có cập nhật metric thấp. Với trường hợp tất cả các cập nhật ở một chu kỳ đều có metric quá lớn, điều này đồng nghĩa với việc là bị đứt liên lạc với máy đích, khi đó bộ định thời sẽ được thiết lập và trong suốt quá trình định thời mà không có cập nhật mới về metric nào thì khi đó tuyến sẽ bị treo. Việc truy cập và xử lý giao thức định tuyến RIP được xử lý ở lớp UDP còn giao thức IGRP được xử lý và truy nhập ở lớp IP của bộ giao thức TCP/IP. Ta xét thêm một khái niệm mới là khái niệm về hệ thống tự trị (autonomous system). Một hệ thống tự trị được định nghĩa như một vùng định tuyến hay một vùng xử lý. IGRP được dùng trong hệ thống tự trị bởi vì hệ thống tự trị IGRP là vùng xử lý giao thức IGRP, vùng xử lý này gồm một tập hợp các router sử dụng chung giao thức định tuyến. Tương tự như vậy ta định nghĩa hệ thống đa trị, IGRP cho phép thiết lập một vùng đa xử lý cùng với một môi trường IGP, cô lập các thông tin mạng với các vùng khác. Lưulượng giữa các vùng có thể truyền tải qua nhau thông qua việc tái phân bố hay các bộ lọc tuyến. Các bộ lọc tuyến này hoạt động căn cứ vào địa chỉ trên các gói tin để từ đó đưa ra quyết định “cho qua” hay “chặn lại”. Hình vẽ h 4.19 sau đây cho ta cái nhìn cụ thể về khái niệm vùng xử lý và vùng định tuyến. Có hai hệ thống tự trị (ASs ) ký hiệu là AS 10 và AS 40. Các hệ thống này là các vùng định tuyến - vùng được tạo bởi một nhóm các router đang hoạt động dựa trên một hay một nhóm các giao thức nội vùng IGP (Interior Gateway Protocol). Chúng thông tin với bên ngoài thông qua giao thức ngoại vùng EGP (Exterior Gateway Protocol). h 4.19: Hệ thống tự trị, các vùng định tuyến và vùng xử lý. Trong vùng AS 10 ta lại chia thành hai vùng xử lý là IGRP 20 và IGRP 30. Các số đi sau IGRP như 20 và 30 được hiểu như là số hiệu của hệ thống tự trị. Trong trường hợp này các số trên dùng để phân biệt hai vùng xử lý trong cùng một vùng định tuyến. Giữa IGRP 20 và IGRP 30 thông tin với nhau qua một router và router này hoạt động ở cả hai vùng xử lý. Router này sẽ thực hiện đồng thời cả hai xử lý IGRP và thực hiện chuyển đổi tái phân bố giữa hai vùng. Căn cứ vào cách cập nhật bảng định tuyến của lớp giao thức IGRP chúng ta chia thành ba loại tuyến như sau: tuyến nội vùng, tuyến hệ thống, tuyến ngoại vùng. Sau đây ta sẽ nghiên cứu kỹ hơn về các loại tuyến này. Một tuyến nội là một đường đi đến một mạng con phân theo địa chỉ mạng của một liên kết dữ liệu mà ở đây các bản tin cập nhật được phát quảng bá. Nói một cách khác, một mạng con quảng cáo một tuyến nội như là “nội hạt” đối với mạng chính để các router quảng bá cũng như các router thu nhận được kết nối với nhau theo một cách chung. Một tuyến hệ thống là một đường đi đến một địa chỉ mạng, địa chỉ được kết cuối qua một router biên của mạng. Một tuyến ngoại là một đường dẫn tới một mạng mặc định. Một mạng mặc định là một địa chỉ mạng mà một router sẽ gửi các gói tin mà nó không có cập nhật thông tin về đích đến trong các bảng định tuyến. Để hiểu rõ hơn về ba loại tuyến này ta xét ví dụ như hình h 4.20 sau đây: h 4.20: Ví dụ. Hình h 4.20 chỉ ra cách mà IGRP sử dụng ba loại tuyến mà chúng ta đã định nghĩa ở trên. Các Router LeHand và Tully được nối với nhau bằng một mạng con 192.168.2.64/28 của mạng chính có địa chỉ mạng 192.168.2.0 và gọi là mạng ‘nội hạt’ chia ra bởi 2 Router. LeHand cũng luôn thông tin đến mạng con 192.168.2.192/26 một mạng con khác dùng kết nối 2 Router. Vì vậy LeHand yết thị rằng mạng con đến Tully là một tuyến nội. Tuy nhiên, mạng nội hạt của LeHand và Thomson là 192.168.3.0. LeHand là một Router biên giữa hai mạng 192.168.2.0 và 192.168.3.0, và 192.168.2.0 sẽ yết thị tuyến đến Thomson là một tuyến hệ thống. Giống như vậy 192.168.3.0 cũng yết thị đường đến Tully là một tuyến hệ thống. 192.168.1.0 là một mạng trong một hệ thống tự trị khác, LeHand cấu hình để thông báo rằng địa chỉ mạng này là một tuyến mặc định. 192.168.1.0 sẽ được thông báo đến cả Thomson và Tully là một tuyến ngoại. IV.3.2 Các bộ định thời trong giao thức IGRP và đặc trưng về sự ổn định Chu kỳ cập nhật của IGRP là 90 giây. Do có sự rung pha nên độ dự trữ cho phép là 20% mức dưới so với thời gian cập nhật chuẩn và đảm bảo tính đồng bộ. Có nghĩa là thời gian cập nhật được phép nằm trong khoảng 72 đến 90 s tính từ thời điểm cập nhật trước. Khi router đầu tiên được học (ta hiểu khái niệm học là mỗi router muốn biết trạng thái mạng như nhế nào nó sẽ update thông tin mạng từ các router láng giềng) khi đó bộ định thời treo được thiết lập cho quá trình định tuyến là 270s, tức là bằng 3 lần thời gian mỗi chu kỳ cập nhật. Bộ định thời xoá cũng được thiết lập đồng thời với bộ định thời treo, thời gian định thời sẽ là 630s bằng với 9 lần chu kỳ cập nhật. Sau mỗi lần cập nhật, các bộ định thời lại được khởi tạo lại. Nếu bộ định thời treo bị tràn trước khi một cập nhật được “nghe” thấy, tuyến được kết luận là bị ngắt. Nó sẽ tiếp tục giữ thực trạng bảng định tuyến và quảng bá về việc ngắt liên lạc cho đến khi bộ định thời xoá kết thúc. Khi đó tuyến sẽ bị xoá khỏi bảng định tuyến. 90s cho mỗi lần cập nhật của IGRP, nếu so sánh với 30s của RIP thì rõ ràng IGRP tiết kiệm băng thông cho quá trình cập nhật hơn so với RIP. Tuy nhiên ngược lại khi mạng bị ngắt thì IGRP sẽ phải mất nhiều thời gian hơn mới xây dựng làm mạng hội tụ trở lại nếu so với RIP, đồng nghĩa với việc mạng sẽ chậm hội tụ hơn. Điều này cũng đồng nghĩa nếu mạng xảy ra sự cố thì thất thoát thông tin của IGRP sẽ lớn hơn RIP. Lấy một ví dụ: Nếu một router bị ngắt liên lạc thì IGRP rõ ràng phải mất một khoảng thời gian lâu gấp 3 lần so với RIP mới tìm được Router chết. Nếu một máy đích bị mất liên lạc hay trường hợp sự tăng quá mức về số hop trung chuyển làm giá trị metric trong bảng định tuyến tăng thì khi đó một định thời nhanh được xác lập. Định thời này có thời gian 280s và đếm giảm (bằng 3 lần thời gian cập nhật cộng thêm 10 s). Đến khi bộ định thời đếm giảm bị tràn thì sẽ không có thông tin mới được cập nhật về đích đến. Với câu lệnh no metric holddown thì khi đó IGRP sẽ không hoạt động chức năng đếm giảm. Với những topo mạng lặp vòng (loop-free) không có chức năng đếm giảm có thể làm giảm thời gian tái hội tụ của mạng. Ta có thể làm thay đổi bộ định thời mặc định này bằng lệnh sau: Timers basic update invalid holddown flush [sleeptime] Lệnh này cũng được sử dụng cho các thao tác bằng tay cho các bộ định thời trong giao thức RIP nếu ta loại trừ chọn lựa sleeptime. Sleeptime là một định thời chỉ một khoảng thời gian tính bằng miligiây từ mỗi lần cập nhật định tuyến đến sau khi thu nhận một cập nhật định thời nhanh. Các bộ định thời mặc định nên được thay đổi chỉ khi đáp ứng về một vấn đề quan trắc được, và chỉ sau khi đánh giá một cách cẩn thận, tuần tự. Ví dụ các chu kỳ có thể làm giảm tốc độ tái hội tụ của các topo không ổn định. Cái giá phải trả đó là sự gia tăng lưu lượng cập nhật - đây là nguyên nhân gây nên nghẽn ở các kết nối có độ rộng băng thông thấp- và một khó khăn nữa là khi số lượng các router tăng làm cho các CPU khó xử lý. Việc vận hành cần chú ý đảm bảo rằng tất cả các bộ định thời đều được điều chỉnh như nhau trong suốt một hệ thống tự trị và trong cấu hình quản trị mạng phải đảm bảo bất kỳ một router nào thêm vào trong hệ thống trong tương lai phải có các bộ định thời thiết lập như các bộ định thời trước đó. IV.3.3 IGRP metric Các đặc tính kết nối của mạng mà IGRP sử dụng để tính toán metric đó là : băng thông, độ trễ, tải trọng và độ tin cậy. Trong trường hợp mặc định IGRP lựa chọn tuyến cho hệ thống mạng thông qua băng thông và độ trễ. Ta hình dung một kết nối dữ liệu như một cái ống, băng thông là độ rộng của ống còn độ trễ là chiều dài của ống. Nói một cách khác, băng thông đo dung lượng có thể truyền tải còn độ trễ đo thời gian từ đầu cuối đến đầu cuối. Tải trọng và độ tin cậy chỉ được xét đến nếu router được cấu hình để thực hiện. IGRP lựa chọn giá trị nhỏ nhất của MTU xét trên toàn tuyến (Maximum Transmission Unit), mặc dù MTU lại không là tham số để tính toán metric. Để xem xét chất lượng truyền tải thông qua đánh giá metric hợp lại có thể chỉ thị trên giao diện giao tiếp thông qua lệnh show interface. Kết quả hiển thị như trên hình h 4.21 h 4.21 : Kết quả thực hiện lệnh show interface BW=100MGb, DLY=1000μs Băng thông được tính theo đơn vị kilobit. Đó là một giá trị cố định dùng để tính toán giá trị metric mà không cần quan tâm đến băng thông có thực và băng thông tiêu phí, có nghĩa là không quan tâm đến giá trị đo băng thông động. Ví dụ băng thông cho một giao diện serial là 1544 Kbps, trong khi đó giao diện đã sử dụng đến 56K cho việc kết nối nên việc sử dụng giá trị mặc định là 1544Kbps để tính toán metric là không hợp lý. Tham số độ rộng băng thông có thể được thay đổi so với mặc định nhờ lệnh điều khiển. Để biết độ rộng băng thông là bao nhiêu, bản tin cập nhật IGRP sử dụng 3 octet để biểu diễn không phải là giá trị trực tiếp của độ rộng băng thông mà là giá trị biến đổi ngược bởi hằng số 107.Giá trị này được ký hiệu là BWIGRP . Để hiểu hơn điều này ta xét ví dụ: xét một giao diện kết nối với giá trị độ rộng băng thông là 1544,thì: BWIGRP=107/1544=6476 hay biểu diễn dưới dạng Hexa là 0x00194C Độ trễ cũng giống như độ rộng băng thông được xét ở đây là giá trị cố định không mang tính động thay đổi theo trạng thái của mạng. Nó được hiển thị trên giao diện giao tiếp bằng lệnh show interface và giá trị hiện lên là DLY, đơn vị tính theo μs. Giá trị mặc định về độ trễ phải được thay đổi nhờ lệnh delay. Trong các gói tin cập nhật IGRP, giá trị độ trễ cũng được mang bởi 3 octet biểu diễn số nguyên lần 10 μs. Giá trị này được thể hiện thông qua biến DLYIGRP, quan hệ với DLY ta quan sát được nhờ lệnh show inteface bằng biểu thức: (xét ví dụ độ trễ là 50ms) DLYIGRP=DLY/10 = 5 hay 0x000005 IGRP cũng quy định giá trị độ trễ trong trường hợp không liên lạc được là DLYIGRP=0xFFFFFF. Giá trị này tương đương với độ trễ là 167.8 s, điều này đồng nghĩa với giá trị trễ từ đầu cuối đến đầu cuối cho phép trong một tuyến IGRP là 167 s. Bởi vì IGRP sử dụng hai giá trị độ rộng băng thông và độ trễ là hai giá trị mặc định để tính metric cho nên để đảm bảo truyền tin cần có cấu hình chính xác và hợp lý cho tất cả các giao diện của các router sử dụng IGRP. Thay đổi giá trị băng thông và độ trễ của một giao diện chỉ nên thực hiện khi chúng ta đưa ra được lý do hợp lý dựa trên những hiểu biết đầy đủ về kết quả sau những thay đổi đó. Trong phần lớn các trường hợp tốt nhất là chúng ta không nên thay đổi những giá trị mặc định. Một loại trừ đó là đối với giao diện serial bởi vì giao diện serial của các Cissco Router có giá trị mặc định băng thông là 1544, đây hoàn toàn không phải là băng thông của mỗi kết nối. Chúng ta nên sử dụng lệnh bandwidth để thay đổi lại giá trị này cho hợp lý với kết nối serial. Một điều quan trọng nữa mà chúng ta cần lưu ý đó là OSPF cũng sử dụng băng thông để tính toán metric. Chính vì vậy cần chú ý trong các mạng chạy đồng thời cả hai giao thức IGRP và OSPF thì việc thay đổi băng thông để hợp lý IGRP sẽ ảnh hưởng đến quá trịnh định tuyến của OSPF. Cách tốt nhất trong trường hợp này nên thay đổi độ trễ, vì khi đó sẽ đảm bảo hiệu quả cho cả IGRP và OSPF. Bảng sau thống kê một số giá trị chung về độ trễ và băng thông cho một số giao diện. Bảng 3 : Thống kê về độ trễ và băng thông cho một số giao diện. Media Bandwidth (K) BWIGRP Delay(μs) DLYIGRP 100M ATM 100000 100 100 10 Fast Ethernet 100000 100 100 10 FDDI 100000 100 100 10 HSSI 45045 222 20000 2000 16M Token Ring 16000 625 630 63 Ethernet 10000 1000 1000 100 Serial 1544 6476 20000 2000 DS0 64 156250 20000 2000 56K 56 178571 20000 2000 Tunnel 9 1111111 500000 50000 Độ tin cậy được đo đạc trong quá trình hoạt động của mạng và được biểu diễn bằng một số 8 bit, trong đó giá trị 255 cho biết độ tin cậy của kết nối là 100% còn 1 chỉ độ tin cậy của kết nối là kém nhất. Nếu ta dùng lệnh show interface độ tin cậy được hiển thị dưới dạng tỷ số của 255, ví dụ 234/255. Trong kết quả ở hình h 4.21 độ tin cậy được thể hiện thông qua biến rely và bằng 255/255. Tải trọng trong một bản tin cập nhật cũng được biểu diễn dưới dạng số nhị phân 8 bit. Tải trọng được hiển thị trong lệnh show interface dưới dạng phân số của 255, ví dụ như trong hình h 4.21 tải trọng được thể hiện thông qua biến load và giá trị là 1/255. 1 là giá trị tải trọng nhỏ nhất cho kết nối còn 255 là 100% kết nối tải trọng. Nếu tải trọng và độ tin cậy được sử dụng để tính toán metric tổng hợp thì rõ ràng thuật toán sử dụng để tính toán metric cần thiết phải cho phép thay đổi bất cứ lúc nào để thích ứng với các trường hợp xảy ra lỗi về tốc độ hay về kênh truyền trong hoạt động liên mạng. Lấy ví dụ trong trường hợp có sự biến đổi đột ngột, công cụ đo tải trọng được kích hoạt, một lưu lượng quá lớn có thể là nguyên nhân làm cho một tuyến bị treo, và quá trình loại bỏ bất thường lưu lượng có thể tạo kích hoạt định thời ngắt. Để ngăn ngừa quá trình thường xuyên thay đổi metric, độ tin cậy và tải trọng được tính dựa trên cơ sở một hàm mũ và được giữ là hằng số là giá trị trung bình tính trong vòng 5 phút. Giá trị độ tin cậy và tải trọng được cập nhật cứ 5 s một lần. Metric tổng hợp cho việc chọn tuyến IGRP được tính như sau: Metric=[k1*BWIGRP(min)+(k2*BWIGRP(min))/(256-load)+k3*DLYIGRP(sum)]* *[k5/(rely+k4)]. Trong đó BWIGRP(min) là giá trị nhỏ nhất của BWIGRP trong tất cả giao diện dọc theo tuyến đến đích và DLYIGRP(sum) là tổng tất cả các DLYIGRP của tuyến đó. Các giá trị k1 đến k5 là các trọng số cấu hình cho tính toán. Trong trường hợp mặc định k1=k3=1 và k2=k4=k5=0. Các giá trị mặc định này có thể được thay đổi nếu ta sử dụng lệnh : Metric weights tos k1 k2 k3 k4 k5 Nếu k5 được thiết lập bằng 0 thì biểu thức [k5/(rely+k4)] không được sử dụng trong tính toán. Với các giá trị mặc định của k1 đến k5 thì biểu thức tính metric sẽ như sau: Metric = BWIGRP(min) + DLYIGRP(sum). Xét ví dụ về mạng đưa ra ở hình h 4.22 đã chỉ ra giá trị về băng thông và độ trễ được cấu hình cho mỗi giao diện và một cơ sở dữ liệu lấy từ một Router cùng với các giá trị metric. Bảng định tuyến của chúng chỉ hiển thị giá trị metric muốn sử dụng nhưng nếu muốn hiển thị bản ghi về mỗi tuyến chúng ta có thể sử dụng lệnh show ip route address như ở hình h 4.23. Trong ví dụ này giá trị cực tiểu về băng thông trên tuyến từ Casablanca đến mạng con 172.20.40.0/24 là 512k tại Quebec. Tổng độ trễ sẽ là (1000+20000+20000+5000) = 46000 μs. BWIGRP(min) = 107/512 =19531 DLYIGRP(sum) = 46000/10 =4600 Metric =BWIGRP(min) +DLYIGRP(sum) =19531+4600 = 24 131. Hình h 4.23 cũng chỉ ra trong bản ghi về giá trị nhỏ nhất MTU dọc theo tuyến cũng như số hop. MTU không được sử dụng để tính toán metric. Số hop chỉ được sử dụng trong trường hợp vượt quá giới hạn của mạng. Mạng mặc định giới hạn về số hop là 100. Chúng ta có thể cấu hình về số hop cực đại từ 1 đến 255 bằng cách sử dụng câu lệnh metric maximum-hops. Nếu số hop vượt quá giá trị cực đại tuyến sẽ bị coi là không đạt đến và giá trị độ trễ được thiết lập là 0xFFFFFF. h 4.22: Metric được tính mặc định bằng tổng trễ và cực tiểu băng thông. h 4.23: Một metric được tính cho tuyến từ Casablanca đến mạng con 172.20.40.0 Chú ý rằng tất cả các giá trị metric đều được tính thông qua các giao diện dọc theo tuyến. Ví dụ giá trị metric cho tuyến từ Yalta đến mạng con 172.20.4.0/24 sẽ khác so với tuyến từ Casablanca đến mạng con 172.20.40.0/24. Sự khác nhau đó có nguyên nhân là do sự khác nhau về băng thông cấu hình cho kết nối giữa Yalta và Quebec và sự khác nhau về độ trễ trong hai tuyến đến hai mạng con. IV.3.4 Định dạng gói tin IGRP Định dạng gói tin IGRP được chỉ ra ở hình h 4.24 và so sánh với định dạng bản tin RIP. h 4.24 Định dạng bản tin IGRP h 4.25 Định dạng bản tin RIP Kết quả so sánh như sau: Nếu xét trong cùng một khoảng thời gian, các bản tin cập nhật IGRP sẽ cung cấp được nhiều thông tin hơn so với các bản tin cùng chức năng RIP nhưng số lần gửi các bản coppy bảng định tuyến lại ít hơn. Trong gói tin IGRP không tồn tại những trường không sử dụng như ở trong RIP và sau 12 octet cho phần header là các thực thể tuyến xuất hiện độc lập và nối tiếp nhau. Trái ngược với RIP, IGRP không sử dụng vùng đệm một cách bắt buộc giữa mỗi thực thể từ đầu đến cuối bằng những từ 32 bit làm ranh giới. Mỗi một gói tin cập nhật của IGRP có thể mang tối đa 104 thực thể tuyến, mỗi thực thể đơn chiếm 14 octet. Như vậy cùng với 12 octet cho phần tiêu đề thì một gói tin cập nhật sẽ có độ dài tối đa là 104*14+12=1468 octet. Cộng thêm 32 octet phần header của một gói tin IPv4 (vì gói tin cập nhật IGRP là một gói IP) thì độ dài tối đa của một gói IGRP sẽ là 1500 byte. Như vậy một gói tin IGRP bao gồm phần Header và các thực thể tuyến. Sau đây chúng ta xem xét cụ thể các trường trong gói tin IGRP: Trường version luôn có giá trị bằng 1 ( hay 00000001) Trường OPCode sẽ có giá trị bằng 1 cho các gói tin IGRP Request và có giá trị bằng 2 cho các gói tin IGRP Update. Một gói tin IGRP Request chỉ có phần tiêu đề mà không có phần thực thể định tuyến. Trường Edition là trường được tạo ra bởi các Router gửi thông tin cập nhật và giá trị của nó thay đổi khi thông tin về tuyến thay đổi. Trường Edition giúp cho các Router giữ lại các thông tin cập nhật cũ sau khi nhận được cập nhật mới. Trường Autonomous System Number xác định địa chỉ vùng xử lý IGRP. Trường này góp phần giới hạn thông tin xử lý trong vùng mạng chạy IGRP mà ta thiết lập từ trước. Trường Number of Interior Routes cho ta biết số thực thể trong bản tin cập nhật hay là số mạng con được mạng kết nối trực tiếp. Nếu trong các kết nối trực tiếp của mạng không có mạng con thì giá trị của trường này sẽ là 0. Các thực thể tuyến nội (khái niệm này ta đã xét ở trên) luôn luôn xuất hiện đầu tiên trong bản tin cập nhật. Trường này kết hợp với các trường tiếp sau cho biết số lượng các tuyến hệ thống và số lượng các tuyến ngoại, có thể kết luận một vùng xử lý IGRP có bao nhiêu thực thể 14 octet chứa trong mỗi gói cập nhật và tù đó tính được chiều dài gói. Trường Number of System Routes cho chúng ta biết số lượng của các tuyến đến các mạng không trực tiếp kết nối, nói một cách khác là các tuyến được định qua một Router biên giới của mạng. Các thực thể biểu thị trường này nằm tiếp sau các thực thể tuyến nội. Trường Number of Exterior Routes cho biết số lượng các tuyến đến các mạng được xác định như các mạng mặc định. Các thực thể biểu thị cho các tuyến ngoại nằm cuối cùng trong bản tin cập nhật. Trường Checksum dùng để kiểm soát lỗi cho phần IGRP header và tất cả các thực thể trong bản tin cập nhật. Khi tính toán lỗi, toàn bộ các bit của trường này đều được set bằng 0 và sau đó thực hiện quá trình thiết lập giá trị cho trường này bằng đa thức CRC bậc 16. Tại phía thu chúng ta thực hiện quá trình tính lại trường này và so sánh với kết quả thu nhận được để đưa ra các đánh giá lỗi truyền. Khi có lỗi, toàn bộ các bit của trường này được set bằng 1( 0xFFFF) Trường Destination là trường đầu tiên của mỗi thực thể. Nếu chúng ta nhìn qua thì thấy có gì vô lý khi trường này chỉ bao gồm 3 octet trong khi một địa chỉ IP thì bao gồm 4 octet. Như đã tìm hiểu ở phần trước ta thấy đích có thể nhận dạng chỉ với 3 octet là bởi vì sự phân chia tuyến trong IGRP. Nếu một thực thể biểu thị cho một tuyến nội, thì octet đầu tiên của địa chỉ IP luôn luôn không thay đổi và được biết thông qua địa chỉ của giao diện mà bản tin cập nhật được thu nhận. Như vậy rõ ràng trường destination trong thực thể tuyến nội chỉ cần chứa ba octet sau của địa chỉ IP đích. Cũng tương tự như thế đối với các thực thể tuyến hệ thống và thực thể tuyến ngoại, do các bit của octet cuối cùng luôn bằng 0. Vì vậy trường destination của thực thể tuyến hệ thống và tuyến nội chỉ cần lưu địa chỉ của 3 octet đầu tiên. Ví dụ như một tuyến nội có địa chỉ 20.40.0 được thu nhận ở giao diện 172.20.1.1/24 thì nó nhận ra địa chỉ thu nhận được là địa chỉ của mạng con 172.20.40.0/24. Tương tự như vậy nếu một thực thể tuyến hệ thống có địa chỉ destination là 192.168.14 thì IGRP sẽ hiểu đích đến của mạng chính là 192.168.14.0. Trường Delay bao gồm 24 bit biểu diễn DLYIGRP(sum) là tổng trễ của toàn bộ các trễ của từng kết nối đến đích sau khi lấy phần nguyên của 10 microseconds. Trường Bandwidth cũng bao gồm 24 bit lưu giá trị BWIGRP(min) là giá trị biến đổi của băng thông cực tiểu trên toàn tuyến sau khi bị chia bởi 107 như chúng ta đã thảo luận trong phần trên. Trường MTU lưu giá trị nhỏ nhất của các MTU trên từng kết nối dọc theo tuyến đến đích. Trường Reliablity lưu một giá trị nằm trong khoảng 0x01 đến 0xFF phản ánh lỗi trên tất cả các giao diện nằm dọc theo tuyến đến đích, giá trị này được tính toán sau 5 phút một lần dựa trên giá trị trung bình tính cho toàn bộ các giá trị đo lỗi (cập nhật 5 s một lần) trong 5 phút đó. Trường Load cũng lưu một giá trị nằm trong khoảng 0x01 đến 0xFF cho biết tổng lưu lượng chuyển qua các giao diện dọc theo tuyến được tính toán sau mỗi 5 phút . Trường Hop Count lưu giá trị nằm trong khoảng 0x01 đến 0xFF để chỉ thị số lượng hop đến đích. Một Router sẽ quảng bá đến các giao diện kết nối trực tiếp với Hop Count bằng 0, các Router tiếp theo sẽ ghi lại và quảng bá đến các Router tiếp nữa với số hop tăng dần. IV.3.4 Cấu hình IGRP Phần này nêu cách thiết lập thực tế cho một vùng sử dụng giao thức định tuyến IGRP. Mặc dù việc cấu hình cho IGRP phức tạp hơn so với RIP nhưng về cấu hình cơ bản nó lại khá đơn giản bao gồm: các lệnh cho Router được sử dụng để thiết lập vùng sử lý định tuyến và các lệnh được sử dụng để chỉ thị các mạng chạy giao thức IGRP. h 4.26 Ví dụ về thiết lập cấu hình IGRP cho một Router IV.4 Tóm tắt chương Trong chương này chúng ta nghiên cứu kỹ về Router và các lệnh sử dụng để thiết lập cấu hình cho Router. Ngoài ra chúng ta cũng nghiên cứu về định tuyến và giao thức định tuyến. Cuối cùng chúng ta không thể không nhắc tới đó chính là giao thức định tuyến IGRP. CHƯƠNG V. ỨNG DỤNG GIAO THỨC IGRP CHO MẠNG 3G Mở đầu: Khi tôi nhận đề tài tốt nghiệp “ Ứng dụng giao thức định tuyến IGRP cho mạng 3G”, quả thực mọi thứ đều rất mới lạ. Lạ ở chỗ IGRP là một giao thức định tuyến dùng cho phần mạng internet cố định trong khi tôi chọn lĩnh vực thông tin di động để thử sức và đặc biệt chưa có tài liệu nào viết về lĩnh vực này. Song vì tính tò mò cũng như muốn hiểu biết kỹ hơn về mạng cũng như thông tin di động tôi quyết định thực hiện đề tài này. Đầu tiên tôi nghiên cứu về giao thức định tuyến IGRP và biết đây là một giao thức mạnh và phổ biến, đặc biệt giao thức này chỉ dùng cho mạng IP, vậy vấn đề ứng dụng giao thức này cho mạng 3G chỉ còn đơn giản là việc xây dựng mạng 3G là một mạng toàn IP. Mọi việc đơn giản chỉ có thế, việc thực hiện xây dựng mạng 3G là một mạng toàn IP đã được trình bày cụ thể trong chương III, còn nghiên cứu về giao thức định tuyến cổng nội vùng IGRP đã được thảo luận kỹ ở chương IV. V.1 Kiến trúc của một mạng 3G toàn IP h 5.1 Hình biểu diễn kiến trúc một mạng 3G toàn IP Nhìn vào hình vẽ trên các thiết bị thông tin của người sử dụng thông qua môi trường vô tuyến liên lạc với BTS (hay node B). Các BTS ngoài nhiệm vụ thực hiện chức năng liên lạc với các thuê bao nó còn đóng vai trò là một Router của mạng IP. Trong trường hợp mạng sử dụng địa chỉ IPv4, do sự khan hiếm của địa chỉ IP nên tất yếu chúng ta phải xây dựng mạng theo cách thức dùng chung địa chỉ để khai thác tốt nhất nguồn tài nguyên này. Khi ấy, các di động liên lạc với các node B thông qua báo hiệu, node B phân biệt ra các máy di động thông qua các địa chỉ thiết bị, qua nhận thực và qua số đăng ký của thuê bao. Các trung tâm quản trị thiết bị như HRL,VRL, ... đóng vai trò như các server và chúng đều có những địa chỉ IP cố định, node B thường xuyên liên lạc với các server này để quản trị mạng di động. Trong trường hợp chúng ta xây dựng mạng di động là một mạng VoIP thì chúng ta xây dựng theo mô hình SIP như đã trình bày cụ thể ở chương III. Với việc xây dựng theo mô hình SIP, mỗi thiết bị sẽ có một địa chỉ SIP URL (địa chỉ này còn nằm trên lớp IP), chúng được quản lý bằng các SIP server. Một thiết bị di động tham gia vào một mạng IP khi chúng muốn liên lạc với một thuê bao khác thì nhất thiết chúng phải có địa chỉ IP và cũng phải biết địa chỉ IP của đối tác. Với cách xây dựng theo mô hình SIP, mỗi thiết bị ban đầu không hề có địa chỉ IP, thay vào đó chúng đều có địa chỉ SIP URL, chúng liên lạc với nhau thông qua địa chỉ URL này. Rõ ràng SIP được xây dựng dựa trên cơ sở mạng IP, nên chúng phải có chức năng cung cấp địa chỉ IP cho thuê bao và có chức năng biên dịch địa chỉ SIP URL sang địa chỉ IP, thông qua các địa chỉ IP này mới tiến hành quá trình liên lạc. Nhờ cách xây dựng mạng 3G theo mô hình SIP, chúng ta xây dựng được một mạng hiệu quả và thiết thực. Sau đây tôi sẽ trình bày kết quả đạt được và ích lợi của việc xây dựng mạng 3G toàn IP theo mô hình SIP, đẫ đem đến cho một giảng viên đại học Đức, tiến sỹ Mary. Mary bắt đầu một ngày làm việc tại trường đại học-nơi mà cô có một ngày giảng bài trong một tuần. Cô khởi động chiếc máy tính xách tay cỡ nhỏ, đây là một thiết bị đồng thời sử dụng các cách thức truy cập WLAN, Bluetooth và có cả card mạng UMTS và nó luôn ở trạng thái quét để dò tìm mạng sẵn có để thực hiện truy nhập. Trường đại học của cô có lắp hệ thống WLAN cho một số khu vực, cô lựa chọn việc truy nhập vào WLAN vì giá thành rẻ, tốc độ cao. Để thực hiện quá trình truy nhập, máy tính tự động gửi đi địa chỉ SIP URL của cô là sip: mary.jonse@x-tel.com đến một AAAL (Local Access Authentication and Acouting server) quản trị vùng mạng cô truy nhập. AAAL này sẽ trao đổi thông tin với xtel server (server nơi cô đăng ký dịch vụ SIP) để tiến hành quá trình nhận thực thiết bị của cô và mạng của trường đại học. Mọi thông tin về thuê bao Mary được download đến AAAL, để chấp nhận việc truy nhập của cô và nhờ vậy cô có thể truy nhập đến Router biên quản lý. Đầu tiên của quá trình dịch vụ, Mary muốn kiểm tra email, như vậy cô đòi hỏi cần có một địa chỉ IP để trao đổi thông tin yêu cầu đến với server cung cấp email. Cô nhận được một bản tin khởi đầu được gửi đến từ Bob- một người bạn thân, bản tin này có dạng một bản tin SIP, gửi đến URL của cô. Bản tin này được gửi từ Xtel SIP server đến SIP server của trường đại học của cô (quản lý vị trí hiện tại của thuê bao) và nhờ cách cấp địa chỉ IP động DHCP mà server này có thể phân phối gói tin đến cho Mary. Tiếp sau đó Mary sử dụng một ứng dụng multicast cho bài giảng của mình. Tất cả các sinh viên của cô gia nhập một nhóm, máy tính của cô chiếm vị trí đỉnh của cây multicast, các máy tính của sinh viên nằm trên các nhánh và cùng xem thông tin về bài học đến từ máy tính của cô giáo. Nếu Mary đang sử dụng dịch vụ UMTS hoặc GPRS thì đòi hỏi mỗi sinh viên cần có một GTP tunnel từ GGSN như vậy dung lượng cho multicast là rất lớn. Khi bài giảng kết thúc, Mary đi vào quán cafe và gọi một cốc trà. Trong thời gian nghỉ ngơi này Mary dạo các trang web để tìm kiếm một món quà sinh nhật cho Bob. Cô tìm kiếm các trang qua địa chỉ có trên tạp chí của trường đại học, và cô không biết rằng trang web mà cô đang xem là trang web catch- ta hiểu trang web catch như một đại lý của nhà sản xuất ở xa nhằm giảm thời gian đi lại tốn tiến cho khách hàng, và nhờ web catch chúng ta có thể truy cập web nhanh hơn và rẻ hơn. Khi chọn được món quà tặng ưng ý, Mary tiến hành giao dịch với nơi bán thông qua thẻ Credit Card – một loại thẻ nhỏ có thể cắm vào máy tính, và thông qua thẻ này cần thiết có phiên IP sec để trao đổi thông tin với nhà cung cấp dịch vụ Credit Card. Sau khi đã tiến hành mua quà cho Bob, Mary muốn báo cho bạn biết, cô tiến hành một cuộc gọi VoIP cho Bob. Để tiến hành cuộc gọi, trong khi máy tính của cô dùng mạng WLAN trong khi Bob lại đang ở một mạng UMTS. Máy tính của Mary sẽ sử dụng báo hiệu RSVR để thiết lập QoS end-to end nhằm đảm bảo cuộc gọi. Mạng truy nhập của trường đại học sử dụng ISSLL (InServ over Specific Link Layer), mạng lõi dùng Diffserv. Trong khi đó, để Bob nhận được cuộc gọi đòi hỏi phải thiết lập QoS cho kết nối, một bản tin PDP context, Diffserv cho vùng mạng lõi UMTS và kênh truyền tải vô tuyến trong phần mạng truy nhập vô tuyến. Không may là vùng Mary di chuyển trong lúc thực hiện cuộc gọi, mạng WLAN không phủ toàn diện nên khi máy của cô ra ngoài vùng phủ WLAN, nó tự động cập nhật mạng UMTS và để đảm bảo cuộc gọi liên tục, mạng UMTS cung cấp cho máy tính của Mary một địa chỉ IP mới của mạng này, thiết lập một PDP context và sử dụng dịch vụ SIP để INVITE tự động Bob vào phiên giao dịch cũ nhưng với địa chỉ IP mới. Sau buổi làm việc Mary đi về nhà. Ví dụ trên đây cho thấy tác dụng to lớn của mạng toàn IP đem lại. Cũng với một thiết bị di động tham dự mạng nhưng chúng ta có thể thực hiện được mọi công việc. Qua ví dụ này càng khẳng định IP hoá toàn bộ mạng sẽ là vấn đề tất yếu. V.2 Ứng dụng giao thức IGRP trong mạng 3G. Khi chúng ta xét đến vai trò của định tuyến, chúng ta chỉ làm việc ở lớp 3- lớp mạng. Có nghĩa là chúng ta không hề quan tâm xem SIP như thế nào (vì SIP làm việc ở lớp cao hơn), cũng không cần quan tâm xem cách tổ chức dữ liệu quản trị mạng, cách truyền tunnel... mà chúng ta chỉ quan tâm đến các gói IP và cách xác định đường đi đến đích của các gói này. Điều này cũng chỉ thể hiện ở việc một gói tin IP đến một Router và nó sẽ được chuyển tiếp đến Router nào tiếp theo, sao cho cách truyền đạt hiệu quả nhất. Rõ ràng điều này được trình bày một cách rất cụ thể và đầy đủ ở chương IV.Sau đây tôi xin trình bày một cách cụ thể hơn vào một bài tập thiết lập giao thức định tuyến IGRP cho một topo mạng. Điều này được thực hiện nhờ sự trợ giúp của phần mềm Bosson. Đây là một phần mềm mô phỏng rất hay của Cissco, chúng mô phỏng một mạng thật hoạt động, qua mô hình topo, chúng ta có thể chủ động thiết kế các giao thức định tuyến, điều khiển lưu lượng và kiểm chứng kết mạng chúng ta lắp đặt thực tế sẽ có kết quả như thế nào. Boson gồm hai phần: Boson Network Designer và Boson NetSim. Boson Network Designer dùng để thiết kế mạng. Phần này cung cấp cho chúng ta các loại Router thực tế trên thị trường, các loại Switch, PC và các môi trường kết nối. Căn cứ vào các thiết bị này chúng ta sẽ tạo ra một topo mạng gắn với thực tế. Phần mềm thứ hai là Bosson NetSim, đây là phần mềm giúp chúng ta đặt được cấu hình cho các thiết bị của topo mà ta xây dựng ở trên. Phần mềm này giúp chúng ta thâm nhập và làm việc với các thiết bị trong topo như là chúng ta thâm nhập vào các thiết bị thật. Điều này giúp chúng ta thực sự hiểu thêm rất nhiều về mạng, về tính thực tế cũng như về thiết bị và các lệnh điều khiển mà chúng ta không có điều kiện tiếp xúc. Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn Phạm Anh Dũng Giáo trình thông tin di động thế hệ ba 2. Nguyễn Phạm Anh Dũng Giáo trình thông tin di động 3. Jeff Doyle Routing TCP/IP 4. Nguyễn Hồng Sơn CCNA tập 1,2 5. Vijay K. Garg IS-95 and cdma2000 6. Nguyễn Thúc Hải Mạng máy tính và các hệ thống mở 7. F.Halsall Data Communication, Computernetwork and Open systems 8. Nguyễn Phạm Anh Dũng Cdma one và cdma 2000. 9. Nguyễn Thị Hằng Bài giảng SIP 10.Dave Wisely,Philip Eardley and Louise Burness IP for 3G-Networking Technologies for Mobile Communications 11. Ron Schneider CDMA internetworking