22:10 EST Thứ bảy, 18/11/2017

Nhóm tin

Đăng nhập thành viên

Liên Kết Website

Cổng thông tin điện tử Bộ tài chính
Cổng thông tin điện tử Bộ Xây dựng
Cổng thông tin điện tử Bộ GTVT
Website ĐSVN
Trung tâm dự báo khí tượng TW

Hasitec Email

mail.hasitec.vn

Đang truy cậpĐang truy cập : 66

Máy chủ tìm kiếm : 33

Khách viếng thăm : 33


Hôm nayHôm nay : 2560

Tháng hiện tạiTháng hiện tại : 68971

Tổng lượt truy cậpTổng lượt truy cập : 8661093

Train Vs Everythings

Trang nhất » Tin tức » Công nghệ » Viễn thông

Định tuyến trong chuyển mạch IP (IP Routing)

Thứ bảy - 28/08/2010 02:39
Định tuyến trong chuyển mạch IP (IP Routing)

Định tuyến trong chuyển mạch IP (IP Routing)

Mạng hiện đại hiện nay có xu hướng hội tụ các dịch vụ mạng, yêu cầu đặt ra từ phía người sử dụng là rất đa dạng và phức tạp. Các phương pháp định tuyến động được sử dụng nhằm nâng cao hiệu năng của mạng mới này, cho phép người sử dụng tham gia một phần vào quá trình quản lý mạng, tăng thêm tính chủ động, mềm dẻo đáp ứng tốt hơn yêu cầu người sử dụng dịch vụ

 

Định tuyến trong mạng viễn thông

Định tuyến là một chức năng không thể thiếu được trong mạng viễn thông trong quá trình thực hiện đấu nối các cuộc gọi trong mạng, và nó cũng được coi là phần trung tâm của kiến trúc mạng, thiết kế mạng và điều hành mạng. Các yếu tố thúc đẩy cho quá trình thay đổi và phát triển định tuyến mạng chủ yếu do nhu cầu cải thiện hiệu năng mạng, các dịch vụ mới được đưa vào khai thác, và sự thay đổi về công nghệ mạng, và đây cũng là một trong những thách thức khi xây dựng và khai thác mạng. Hầu hết các mạng viễn thông truyền thống được xây dựng theo mô hình mạng phân cấp mô hình này cho phép sử dụng định tuyến tĩnh trên quy mô lớn. Trong khi định tuyến tĩnh vẫn còn tồn tại thì tính chất độc lập giữa người sử dụng và mạng vẫn ở mức cao; định tuyến tĩnh chủ yếu dựa trên mong muốn của người sử dụng nhiều hơn là tình trạng của mạng hiện thời. Mạng hiện đại hiện nay có xu hướng hội tụ các dịch vụ mạng, yêu cầu đặt ra từ phía người sử dụng là rất đa dạng và phức tạp. Các phương pháp định tuyến động được sử dụng nhằm nâng cao hiệu năng của mạng mới này, cho phép người sử dụng tham gia một phần vào quá trình quản lý mạng, tăng thêm tính chủ động, mềm dẻo đáp ứng tốt hơn yêu cầu người sử dụng dịch vụ.

Định tuyến tĩnh

Kế hoạch định tuyến tĩnh được sử dụng trong hầu hết các mạng truyền thống, trong kế hoạch định tuyến này chủ yếu với mục đích làm giảm các hệ thống chuyển mạch phải đi qua, trong các cuộc gọi đường dài [1]. Kỹ thuật định tuyến tĩnh bộc lộ một số nhược điểm như : quyết định định tuyến tĩnh không dựa trên sự đánh giá lưu lượng và topo mạng hiện thời. Trong môi trường IP các bộ định tuyến không thể phát hiện ra các bộ định tuyến mới, chúng chỉ có thể chuyển gói tin tới các bộ định tuyến được chỉ định của nhà quản lý mạng.

Tuy nhiên, phương pháp định tuyến tĩnh sử dụng hiệu quả trong mạng nhỏ với các tuyến đơn, các bộ định tuyến không cần trao đổi các thông tin tìm đường cũng như cơ sở dữ liệu định tuyến.

Định tuyến động

Định tuyến động lựa chọn tuyến dựa trên thông tin trạng thái hiện thời của mạng. Thông tin trạng thái có thể đo hoặc dự đoán và tuyến đường có thể thay đổi khi topo mạng hoặc lưu lượng mạng thay đổi. Thông tin định tuyến cập nhật vào trong các bảng định tuyến của các nút (node) mạng trực tuyến, và đáp ứng tính thời gian thực nhằm tránh tắc nghẽn cũng như tối ưu hiệu năng mạng. Định tuyến động xây dựng trên hai yếu tố cơ bản: Mô hình tính toán và thông tin trạng thái. Có hai kiểu mô hình tính toán sử dụng trong định tuyến động là mô hình tập trung và mô hình phân tán. Mô hình tập trung được xây dựng từ hệ thống tính toán định tuyến. Nhưng trong điều kiện mạng phát triển rất nhanh và mạnh, mô hình phân tán thực sự chiếm được ưu thế với độ động lớn hơn, vì các chức năng định tuyến được thực hiện trên nhiều thực thể mạng, các thông tin được lưu tại nhiều thực thể và vì thế độ tin cậy của mạng tăng lên. Định tuyến tương thích động có thông tin mang tính thời gian thực, các hướng thay thế được tìm thấy dựa trên trạng thái thực của mạng. Việc đánh giá trạng thái hiện thời của mạng yêu cầu các tài nguyên tính toán, và quá trình tính toán có thể tiếp cận theo nhiều hướng, trong đó có thể sử dụng các logic mờ và các thuật toán trí tuệ nhân tạo (heuristic) để tìm đường lý tưởng, tương thích với điều kiện của mạng. Ba thuật toán thường được sử dụng trong kỹ thuật định tuyến tương thích động là Efrouter [2], Định tuyến thay thế động (DAR)[3], định tuyến mạng thời gian thực (RTNR) [4].

- Efrouter là hệ thống định tuyến dựa trên cơ sở của các thuật toán tính toán thông minh, dựa trên lý thuyết mờ và giải thuật generic. Các tương tác hỗ trợ tự động tính toán và đưa ra mô hình dự đoán các mức sử dụng liên kết, dựa trên quá trình giám sát mạng, lưu lượng và các thông số đo lượng.

- Định tuyến thay thế động DAR rất hiệu quả trong trường hợp sử dụng một số lượng nhỏ thông tin cục bộ. DAR là chiến lược định tuyến cuộc gọi động, sử dụng phương pháp chọn thống kê hướng khả tuyển về tải của tuyến liên kết.

- Định tuyến mạng thời gian thực (RTNR) được thiết kế để tương thích với môi trường đa lớp dịch vụ. Phương pháp định tuyến động này không hoàn toàn phụ thuộc vào bảng định tuyến được tính toán trước đó, tuyến nối tối ưu có thể phụ thuộc vào sự kiện theo thời gian thực hoặc trạng thái mạng theo thời gian thực [1].

Các thông tin trạng thái được trao đổi và cập nhật theo các giao thức định tuyến. Hai thuật toán thường được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật định tuyến động là: Thuật toán định tuyến theo vecto khoảng cách (DVA) [5] và thuật toán định tuyến theo trạng thái liên kết (LSA)[5].

Hai thuật toán cơ bản trong kỹ thuật định tuyến

Thuật toán định tuyến vecto khoảng cách DVA

Là một thuật toán định tuyến tương thích nhằm tính toán con đường ngắn nhất giữa các cặp node trong mạng, dựa trên phương pháp tập trung được biết đến như là thuật toán Bellman-Ford. Các node mạng thực hiện quá trình trao đổi thông tin trên cơ sở của địa chỉ đích, node kế tiếp, và con đường ngắn nhất tới đích. Mô tả hình thức thuật toán này như sau:

Giả thiết

r là node nguồn, d là node đích

Crd là giá thấp nhất từ node r tới đích d

Nrd là node tiếp theo của r trên đường tới d

crs là giá của liên kết từ r tới s

DVA giả thiết giá của tuyến liên kết có tính cộng giá và dương.

Tính toán

Bảng định tuyến trong mỗi node r được khởi tạo như sau:

Crr = 0; "s: s ≠ Nrd thì Crs = ∞;

Crd (r, d, Nrd) là tập các giá của con đường đi từ node r tới node d qua nhiều nhất (s - 2) node trung gian.

Bước s = 1 : Crd(r, d, 1) = Csd(d,1) = csd , "Nrd  r

Bước s > 1 : Crd (d, Nrd) = Min[Min[Crd(r, d, s )], Crd(r, d, s -1)] , "d  r

Một khi node r nhận được thông tin vecto khoảng cách ((d, C ),…) từ node s, r sẽ cập nhật bảng định tuyến tất cả các đích tới d trong tập chứa s.

Nếu ( Csd + crs < Crd hoặc Nrd = s) thì (Crd = Csd + crs và Nrd = s)

Thuật toán trạng thái liên kết (LSA)

Trong thuật toán trạng thái liên kết, các node mạng quảng bá giá trị liên kết của nó với các node xung quanh tới các node khác. Sau khi quảng bá tất cả các node đều biết rõ topo mạng và thuật toán sử dụng để tính toán con đường ngắn nhất tới node đích được mô tả hình thức như sau:

Giả thiết :

r là node nguồn, d là node đích

Crd là giá thấp nhất từ node r tới đích d

Nrd là node tiếp theo của r trên đường tới d

Crs(r,s) là giá của liên kết từ r tới s,

Tính toán:

Bảng định tuyến trong mỗi node r được khởi tạo như sau:

Crr = 0; "s: s ≠ Nrd th ì Crs = ∞;

Gọi W là tập các nút sau khi thực hiện sau k bước thuật toán :

Khởi tạo: Crd (r,d) = ∞, "d Î W

Bước 1: W = r

Crs (r,s) = Min Crs (r,s); Nrd = s, " r ≠ s;

Bước W = W È w (w Ï W)

Crd (r,d) = Min [Crs (r,s) + Csd (s,d)] , " s Ï W.

Thuật toán dừng khi tất cả các node thuộc .

Khi tính toán đường đi ngắn nhất sử dụng các thuật toán trên đây, thông tin trạng thái của mạng thể hiện trong hệ đo lượng (metric), các bộ định tuyến phải được cập nhật giá trên tuyến liên kết. Một khi có sự thay đổi topo mạng hoặc lưu lượng các node mạng phải khởi tạo và tính toán lại tuyến đường đi ngắn nhất, tuỳ theo giao thức được sử dụng trong mạng.

Chuyển mạch IP và định tuyến trong MPLS

Chuyển mạch IP lần đầu tiên được đề xuất vào năm 1996 (Ipsilon) [6][8], thực hiện ghép bộ xử lý định tuyến IP trên cơ sở chuyển mạch ATM. Xoá bỏ báo hiệu và giao thức định tuyến của chuyển mạch ATM và thay thế bằng các bộ giao thức định tuyến IP đơn giản, nhằm nâng cao hiệu suất khi sử dụng các địa chỉ đích dài ( địa chỉ IP) trong các bộ định tuyến. Một trong những ý tưởng chính là để nâng cao khả năng tìm kiếm chọn đường trong các bảng định tuyến với các địa chỉ đích dài, được thay thế bằng các thẻ hoặc nhãn trong quá trình chuyển mạch. Mặt khác, môi trường ATM là môi trường lý tưởng cho các loại hình dịch vụ có tính thời gian thực đảm bảo được chất lượng dịch vụ. Các bộ định tuyến thế hệ mới có khả năng chuyển mạch với tốc độ rất lớn (Gbit/s), và ưu điểm của quá trình trao đổi nhãn sẽ không tồn tại lâu nữa, vấn đề còn lại sẽ phụ thuộc vào khả năng điều khiển lưu lượng tại mức tổng thể, chứ không còn là vấn đề riêng của các bộ định tuyến.

Có hai kiểu giải pháp điều khiển chuyển mạch chính trong chuyển mạch IP, giải pháp điều khiển theo luồng và giải pháp điều khiển theo topo. Hướng tiếp cận đầu tiên sử dụng một vài tiêu chuẩn của bộ định tuyến để xác định khả năng, và một số đặc tính của luồng IP, sau đó bộ định tuyến thực hiện phân luồng chuyển mạch. Quá trình xử lý chuyển hướng được thực hiện một cách độc lập đối với mỗi dòng lưu lượng được đặt trên đường tắt. Phạm vi xử lý chuyển hướng có thể giới hạn một bộ chuyển mạch IP lân cận hoặc nó có thể là từ đầu cuối- đến- đầu cuối giữa cổng vào và cổng ra. Mỗi bộ chuyển mạch IP có thể thực hiện quá trình xử lý chuyển hướng này trên cơ sở đặc tính riêng đối với mỗi dòng hay là quyết định gắn lại nhãn một dòng dữ liệu và từ đó cặp nhật những bảng kết nối của một chuyển mạch không phụ thuộc vào bộ chuyển mạch IP khác đối với cùng một dòng lưu lượng. Đường tắt tồn tại trong trạng thái mềm, một khi đường tắt biến mất các gói tin còn lại của luồng sẽ được định tuyến theo hướng của các bộ định tuyến mà không qua chuyển mạch ATM. Theo hướng tiếp cận thứ hai, các giao thức điều khiển định tuyến theo topo mạng sẽ tạo ra và duy trì mối liên kết giữa bộ định tuyến IP và các kênh ảo ATM. Các nhãn được kết hợp với địa chỉ đích được phân phối đến các node chuyển mạch IP trong vùng định tuyến bằng các bộ giao thức riêng. Các đường tắt luôn được duy trì ngoại trừ trường hợp topo mạng thay đổi.

Một vài năm gần đây, giải pháp chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) nổi lên như một hướng công nghệ mới có nhiều hứa hẹn. Đây là một kỹ thuật mạng mới với mục tiêu kết hợp tính mềm dẻo của định tuyến theo giao thức IP với công nghệ chuyển mạch tế bào. [8] MPLS gồm 3 thành phần chính:

- Giao thức định tuyến IP, ví dụ OSPF, BGP-4, [5] được sử dụng tại biên mạng và lõi mạng để tìm kiếm các bộ định tuyến qua mạng MPLS.

- Chuyển mạch gói tin dựa trên các địa chỉ IP tại biên mạng.

- Phân bổ nhãn được thực hiện trong vùng lõi mạng trên cơ sở của phần cứng để thực hiện một cách nhanh nhất.

MPLS không mặc định cho bất kỳ phần cứng nào thuộc lớp 2. Tất cả các luồng được ấn định cùng lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) chia sẻ cùng đích, các đặc tính đường dẫn và lớp dịch vụ/ chất lượng dịch vụ. Các đường dẫn này gọi là đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP). Phương pháp chọn tuyến trong MPLS được hỗ trợ bởi cả hai phương pháp định tuyến chọn đường từng bước (hop-by-hop) và explicit (định tuyến nguồn). Phương pháp định tuyến hop-by-hop khó khăn khi điều khiển lưu lượng; với phương pháp định tuyến nguồn có tính động lớn hơn trên cơ sở yêu cầu chất lượng dịch vụ hoặc các chính sách khác của nguồn. Một khi gói tin được phân loại vào trong lớp chuyển tiếp tương đương, thì nhãn này mang đầy đủ ý nghĩa cho chuyển mạch cục bộ (giữa hai node). Quá trình phân phối nhãn là độc lập với quá trình truyền tin và thông qua giao thức phân phối nhãn, phân phối và ấn định nhãn phụ thuộc vào lưu lượng điều khiển và lưu lượng số liệu. Do vậy quá trình ấn định nhãn phụ thuộc rất nhiều vào topo mạng, khi topo mạng thay đổi thì các nhãn mới được phân bổ.

Khoảng vài năm gần đây, cùng với nỗ lực xây dựng chất lượng dịch vụ cho MPLS, có một hướng phát triển khác theo mô hình dịch vụ phân biệt để cung cấp các lớp dịch vụ trên luồng IP. Dịch vụ phân biệt có thể xem như là một cuộc cách mạng từ góc độ sử dụng kiểu dịch vụ trong tiêu đề gói tin IP. Nó được đề xuất hướng vào các giới hạn của mô hình dịch vụ tích hợp và giảm tiêu đề báo hiệu. Kiểu kiến trúc này hướng vào hoạt động chuyển gói, sử dụng chức năng phân loại gói và lưu lượng. Trong khi quyết định chuyển gói được đặt vào mức gói, thì chỉ định tài nguyên và các hoạt động chính sách liên quan được tiến hành trên mức tổng thể. Như vậy, kiến trúc dịch vụ phân biệt có thể cung cấp sự phân biệt định tính giữa các gói trong một luồng một cách đơn giản. Không có sự đảm bảo tuyệt đối nào của QoS tại mức luồng, và giới hạn ở đây là không thể đảm bảo cung cấp chất lượng dịch vụ QoS cho các dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối. Hai bộ giao thức chính được đề xuất để sử dụng trao đổi các nhãn MPLS với các mức dịch vụ phân biệt là RSVP [10] mở rộng và CR-LDP [11]. Cả hai bộ giao thức này đều cung cấp khả năng điều khiển các node trong đường dẫn chuyển mạch nhãn. Và đây cũng là lý do quan trọng nhất để MPLS có thể phát triển, với phương pháp định tuyến cưỡng bức (CR-LDP) sẽ giúp cho quá trình điều khiển lưu lượng mạng đạt hiệu quả cao. MPLS hỗ trợ một phần chất lượng dịch vụ, thông qua các lớp chất lượng dịch vụ của ATM, và của các giao thức định tuyến IP được hỗ trợ QoS như QOSPF[12].

Tác giả bài viết: ThS Hoàng Trọng Minh

Nguồn tin: TC CNTT&TT

Tổng số điểm của bài viết là: 346 trong 89 đánh giá
Click để đánh giá bài viết

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn

 

Tin ảnh

 Hoạt động công ty
32 photos | 40270 view
 An toàn giao thông
95 photos | 54178 view
 Kỹ thuật công nghệ
21 photos | 35638 view
 Cộng đồng Hasitec
52 photos | 49110 view

Công nghệ

Giới thiệu giải pháp công nghệ CBTC-URBALIS của Alstom Transport .SA
Alstom Transport nhà chuyên gia, người đi tiên phong trong các...
Giới thiệu công nghệ SelTrac-CBTC của Thales Group
THALES GROUP là một trong những tập đoàn công nghiệp hàng đầu thế...
Giới thiệu thiết bị Barrier TD 96/2 của Wegh Group (Italy)
Tập đoàn công nghiệp đường sắt Wegh Group là một trong những tập...
Mạng 4G và những ưu thế vượt trội
(PCWorldVN) Gần 7 tỷ thuê bao di động, sắp bằng dân số thế giới,...
Phần mềm quản lý, điều hành giải quyết trở ngại, sự cố online HasitecTN
Thực hiện mục tiêu chất lượng năm 2015 của Tổng giám đốc công ty...

Danh ngôn