Bài giảng Mạng máy tính: Chương 6 - CĐ CNTT Hữu nghị Việt Hàn

MẠNG MÁY TÍNH

Chương 6 – Lớp MẠNG

Nội dung

 6.1 Chức năng  6.2 Các kỹ thuật định tuyến  6.3 Điều khiển tắc nghẽn  6.4 Chất lượng dịch vụ

 6.5 Giao thức lớp mạng của mạng Internet

6.1 Chức năng

 6.1.1 Chuyển mạch (lưu-chuyển gói) dữ liệu

 Một gói dữ liệu được gửi từ một trạm đến Bộ định tuyến gần

nhất hoặc trên cùng một mạng LAN hoặc trên đường liên kết dữ liệu.

 Gói dữ liệu này được lưu trữ cho đến khi toàn bộ gói dữ liệu đến

để trường kiểm tra lỗi thực hiện kiểm tra.

 Sau đó nó được chuyển đến Bộ định tuyến tiếp theo trên đường

truyền cho đến khi đến được đích nhận.

6.1 Chức năng

 6.1.1 Chuyển mạch lưu-chuyển gói dữ liệu

 Mỗi gói tin khi đi từ nguồn đến đích có thể qua

 Tại mỗi trạm trung gian có thể có hơn một con

nhiều trạm trung gian.

 Gói tin được chuyển đi trên con đường phù hợp nhất bởi trạm trung gian. Chức năng này được gọi là định tuyến và thiết bị trên được gọi là bộ định tuyến

đường đến đích.

6.1 Chức năng

 6.1.2 Cung cấp dịch vụ cho Lớp giao vận:  Các dịch vụ này được thiết kế theo các nguyên tắc

sau:  Các dịch vụ phải độc lập với công nghệ ứng dụng

 Lớp giao vận phải độc lập với số lượng, chủng

trong các Bộ định tuyến.

 Địa chỉ mạng đưa lên cho lớp giao vận phải có cùng một hệ thống địa chỉ, ngay cả trong cùng một mạng LAN

loại và cấu hình của các Bộ định tuyến.

6.1 Chức năng

 6.1.3 Thực hiện dịch vụ truyền dữ liệu không kết

nối  Để thực hiện dịch vụ truyền dữ liệu không kết nối,

 Đối với trường hợp này, các gói dữ liệu được gọi là các datagram và các mạng con được gọi là các mạng con datagram (datagram subnet).

các gói dữ liệu được chèn vào mạng con và được định tuyến một cách độc lập đến đầu cuối, không cần cài đặt phức tạp.

6.1 Chức năng

 Thuật toán dùng để quản lý các bảng định tuyến và đưa ra quyết định định tuyến được gọi là thuật toán định tuyến.

6.1 Chức năng

 6.1.4 Thực hiện dịch vụ truyền dữ liệu có kết nối  Để thực hiện dịch vụ truyền dữ liệu có kết nối  phải thiết lập một kênh truyền từ nguồn đến

đích trước khi gửi dữ liệu đi.

 Kênh kết nối này được gọi là các mạch ảo

(VC)

 Trong trường hợp này mạng con được gọi là

các mạng con mạch ảo.

6.1 Chức năng

 Mạch ảo  tránh được việc phải lựa chọn các tuyến

 Kênh dữ liệu đã được thiết lập này được sử dụng để thiết lập kết nối và bảng định tuyến sẽ được chứa trong kênh dữ liệu này.

mới cho các gói dữ liệu.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 6.2.1 Tổng quan về định tuyến

 Chức năng quan trọng nhất của lớp mạng là dẫn đường cho các gói dữ liệu từ trạm nguồn đến trạm đích. Trong hầu hết các mạng con, các gói yêu cầu đa bước nhảy (multiple hops) để tạo nên tuyến đi trừ các mạng quảng bá.

 Thiết kế định tuyến gồm  kỹ thuật định tuyến  cấu trúc dữ liệu

 Kỹ thuật định tuyến là một phần của phần mềm lớp mạng có nhiệm vụ quyết định chọn một đường ra mà gói dữ liệu sẽ được truyền.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 Thuật toán tìm đường đi là quy trình để quyết định

định tuyến ra khỏi nút mạng nhằm gửi gói dữ liệu đi tới nút khác.  Nếu mạng con sử dụng mạch ảo thì các quyết

 Nếu một mạng con sử dụng các gói dữ liệu

định định tuyến được tạo ra khi một kênh ảo mới được thiết lập. Sau đó các gói dữ liệu chỉ đi theo một đường đã được thiết lập và định tuyến này gọi là định tuyến phiên.

(Datagram) thì quyết định định tuyến phải được tạo thêm một lần nữa khi các gói dữ liệu đến, bởi vì tuyến đường tốt nhất có thể đã thay đổi kể từ khi cập nhật lần cuối cùng.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 6.2.2 Các yêu cầu kỹ thuật định tuyến

 Định tuyến là sự lựa chọn một con đường để

 1. Quyết định định tuyến theo những tiêu chuẩn

(tối ưu) nào đó.

 2. Cập nhập thông tin định tuyến.

truyền một đơn vị dữ liệu (một gói dữ liệu chẳng hạn) từ trạm nguồn đến trạm đích của nó. Một kỹ thuật định tuyến phải thực hiện 2 chức năng sau đây:

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 Có rất nhiều kỹ thuật định tuyến khác nhau. Sự

phân biệt giữa chúng chủ yếu căn cứ vào các yếu tố liên quan đến 2 chức năng trên. Các yếu tố đó thường là: a. Sự phân tán của các chức năng định tuyến trên các nút của mạng  Định tuyến tập trung/phân tán

b. Sự thích nghi với trạng thái hiện hành của mạng

 Định tuyến tĩnh / động

c. Các tiêu chuẩn (tối ưu) để định tuyến 

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 Tiêu chuẩn (tối ưu) để định tuyến được xác định bởi người quản lý hoặc người thiết kế mạng, nó có thể là:  Độ trễ trung bình của việc truyền gói dữ liệu.  Số lượng nút trung gian giữa nguồn và đích của

 Độ an toàn của việc truyền tin.  Chi phí truyền tin.

 Việc chọn tiêu chuẩn (tối ưu) định tuyến phụ thuộc vào đặc điểm của mạng (băng thông, mục đích sử dụng ....). Các tiêu chuẩn có thể thay đổi theo thời gian do sự thay đổi các đặc điểm của mạng.

gói dữ liệu.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 6.2.3 Kỹ thuật định tuyến tập trung và định

 Thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc định tuyến chỉ được lưu giữ tại trung tâm điều khiển mạng.

tuyến phân tán Kỹ thuật định tuyến tập trung  Tồn tại của một (hoặc vài) trung tâm điều khiển mạng thực hiện việc định tuyến sau đó gửi các bảng định tuyến tới tất cả các nút dọc theo tuyến đã được chọn đó.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 Trung tâm cập nhật bảng định tuyến từ thông tin

 Các nút mạng có thể không gửi bất cứ thông tin nào về trạng thái của chúng tới trung tâm, hoặc gửi theo định kỳ, hoặc chỉ gửi khi xảy ra một sự kiện nào đó.

các nút mạng

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

Kỹ thuật định tuyến phân tán  Trong kỹ thuật này không tồn tại các trung tâm

điều khiển. Quyết định định tuyến được thực hiện tại mỗi nút của mạng. Điều này đòi hỏi việc trao đổi thông tin giữa các nút, tùy theo mức độ thích nghi của giải thuật được sử dụng.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 6.2.4 Kỹ thuật định tuyến tĩnh và định tuyến động

 Tiêu chuẩn (tối ưu) để định tuyến và bản thân tuyến được chọn một lần cho toàn cuộc, không hề có sự thay đổi giữa chúng.

 Kỹ thuật định tuyến này rất đơn giản, do vậy được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong các mạng tương đối ổn định ít có thay đổi về sơ đồ và lưu lượng trên mạng.

Kỹ thuật định tuyến tuyến tĩnh  Có thể là định tuyến tập trung hoặc phân tán nhưng nó không đáp ứng với mọi sự thay đổi trên mạng.  Việc định tuyến được thực hiện mà không có sự trao đổi thông tin, không đo lường và không cập nhập thông tin.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 Đây là một yếu tố rất quan trọng, đặc biệt đối với các

ứng dụng thời gian thực

 Mức độ thích nghi này được đặc trưng bởi sự trao đổi

thông tin định tuyến trong mạng.

 Mỗi nút hoạt động một cách độc lập với thông tin riêng của mình để thích nghi với sự thay đổi của mạng theo một phương pháp nào đó.

b- Kỹ thuật định tuyến động:  Kỹ thuật này thu hút sự quan tâm đặc biệt những nhà thiết kế mạng do khả năng đáp ứng với các trạng thái khác nhau của mạng.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 Ở mức độ cao hơn, thông tin về trạng thái của mạng có thể được cung cấp từ các nút láng giềng hoặc từ tất cả các nút khác. Thông thường, các thông tin được đo lường và sử dụng cho việc định tuyến bao gồm:

 Trạng thái của đường truyền.  Độ trễ truyền dẫn.  Mức độ lưu thông.  Các tài nguyên khả dụng.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 Khi có sự thay đổi trên mạng các thông tin trên cần

phải được cập nhật.

 Thực tế: kỹ thuật định tuyến phân tán và thích nghi đáp ứng nhanh với các “dữ liệu lành” nhưng lại đáp ứng chậm đối với các “dữ liệu xấu”.

 VD: thông tin về sự cố của một đường truyền nằm trên một tuyến đã chọn đôi khi không được truyền với tốc độ cần thiết làm cho các gói dữ liệu vẫn được gửi đến đường truyền đó gây nên hiện tượng tắc nghẽn, chúng ta cần phải có các giải pháp cho vấn đề này.

 Ngoài ra, kỹ thuật định tuyến phân tán và thích nghi

còn có một số vấn đề khác. Ví dụ như các gói dữ liệu bị quẩn trong mạng và không bao giờ đến được đích.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 6.2.5 Một số kỹ thuật định tuyến khác

 Sử dụng các bộ định tuyến được phân chia thành các

vùng, mỗi Bộ định tuyến biết cách định tuyến các gói dữ liệu đến các đích trong vùng của nó, nhưng không biết gì về cấu trúc bên trong của vùng khác.

 Khi ghép nối những mạng khác nhau thì coi mỗi mạng

như là một vùng phân cách.

a- Định tuyến phân cấp  Khi số nút mạng tăng lên đáng kể, các bảng định tuyến tăng lên. Bộ định tuyến không chỉ tốn kém bộ nhớ mà còn chiếm nhiều thời gian CPU và băng thông để gửi các báo cáo trạng thái về chúng. Do đó định tuyến phải được phân cấp kiểu như mạng điện thoại.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

b- Định tuyến cho máy trạm di động  Đối với người dùng di động, mạng luôn luôn cấp một địa chỉ cố định cho người dùng này để xác định vị trí của họ. Do đó, việc định tuyến trong hệ thống này thực chất là định tuyến các gói dữ liệu đến máy trạm có địa chỉ cố định nói trên.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

c- Định tuyến quảng bá (broadcast routing)  Có nhiều phương pháp truyền quảng bá khác

 Khi một gói dữ liệu đến, Bộ định tuyến đó kiểm tra tất cả các đích để xác định một tập các đường ra mà chúng sẽ cần tới (một đường ra là cần thiết nếu nó là tuyến đường tốt nhất tới ít nhất một điểm trong đích).

 Bộ định tuyến tạo ra một bản sao mới của gói dữ liệu cho mỗi đường ra, chứa trong mỗi gói dữ liệu chỉ là các đích mà chúng đến.

nhau như:

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 Do đó, số đích của các gói dữ liệu giảm dần. Sau một số đủ các hops, mỗi gói dữ liệu sẽ chỉ mang một đích và khi đó có thể coi như một gói dữ liệu thông thường. Trong định tuyến đa đích các gói dữ liệu được đánh địa chỉ riêng rẽ, trừ các gói dữ liệu đi theo cùng tuyến đường đến cùng một đích.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 3. Phương pháp dùng cây khung “Sink tree” đối với Bộ định tuyến khởi đầu quảng bá hoặc bất kỳ cây khung thích hợp khác cho Bộ định tuyến.

 Một cây khung là một đồ thị con của mạng con chứa tất cả các Bộ định tuyến, nhưng không có chu trình. Nếu mỗi Bộ định tuyến biết một đường nào đó trong đường dọc theo cây khung, nó có thể sao một gói dữ liệu mới quảng bá ra tất cả những đường của cây khung trừ đường nó đến. Phương pháp này sử dụng băng thông tốt hơn và số gói dữ liệu cần thiết tạo ra là cực tiểu tuyệt đối. Vấn đề còn lại là Bộ định tuyến phải có thông tin về vài cây khung mà nó có thể áp dụng được.

 Thông tin có thể có sẵn (như định tuyến trạng thái liên kết) hoặc không có sẵn (như định tuyến vecto khoảng cách).

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 4. Định tuyến đa điểm theo nhóm (multicast

routing): Để thực hiện Multicast, trước hết phải biết cách quản lý nhóm, việc kết nối và tách rời khỏi nhóm. Các Bộ định tuyến cần biết chủ của chúng thuộc nhóm nào. Muốn vậy hoặc là nhóm thông báo cho các Bộ định tuyến biết về các thành viên cũng như sự thay đổi của các thành viên trong nhóm, hoặc là các Bộ định tuyến phải hỏi các chủ của chúng một cách định kỳ. Các Bộ định tuyến thông báo tới các Bộ định tuyến lân cận của nó, vì thế thông tin được lan truyền qua mạng con

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 6.2.6 Các giải thuật tìm đường tối ưu

 Bài toán tìm đường đi “tối ưu”  Yêu cầu của giải

 Chính xác, đơn giản.  Vững vàng, ổn định.  Công bằng, tối ưu.

 Các giải thuật tìm đường đi phải có khả năng thay đổi cấu hình và đường vận chuyển để không phải khởi động lại mạng khi có một nút hỏng hoặc phải ngừng hoạt của các máy trạm.

thuật khi áp dụng:

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 6.2.6.1 Thuật toán định tuyến không thích nghi:

 Thuật toán Dijkstra (1959): thuật toán tìm đường

 Thuật toán Dijkstra cải tiến

ngắn nhất

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 a. Thuật toán Dijkstra

 Đồ thị trong thuật toán này gồm các điểm đại diện cho mỗi Bộ định tuyến của mạng, cung giữa 2 điểm của đồ thị là đường đi giữa 2 Bộ định tuyến trong mạng.

 Việc định tuyến đi giữa 2 nút trong mạng là tìm đường đi

ngắn nhất giữa chúng. Mỗi nút được gán nhãn với khoảng cách của nó tới nguồn.

 Bắt đầu các nút là vô tận, rồi nguồn xét các nút cạnh nó, các nút này sẽ có nhãn hoặc dự kiến hoặc xác định. Các nhãn có thể thay đối, phản ánh con đường tốt hơn, khi phát hiện nhãn là con đường ngắn nhất từ nguồn tới nút, thì nó là cố định (permanent) và sau đó không thay đổi.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 Mỗi nút có chứa một nhãn với độ dài từ nút

 Thuật toán sẽ tìm ra đường đi và xử lý chúng,

nguồn cho tới nó. Lúc ban đầu, thì đường đi này chưa được biết, vì vậy tất cả các nút được gán là vô cực.

 Đầu tiên, tất cả các nhãn sẽ là nhãn tạm, khi các nhãn được tìm ra thì nó sẽ đại diện cho một nút trên đường đi từ nguồn tới nó, nhãn đó sẽ được gán nhãn cố định và không thay đổi về sau.

mỗi nhãn có sự thay đổi, phản ánh đường đi. Một nhãn sẽ chứa hoặc là nhãn tạm hoặc là nhãn cố định.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 b. Thuật toán Dijsktra sử dụng cho định tuyến tập trung

 Gọi C là tập hợp các đỉnh chưa được chọn, S là tập hợp các

đỉnh được chọn.

 Tại mỗi thời điểm, tập S chứa các đỉnh mà khoảng cách nhỏ

nhất từ nguồn đến chúng đã được xác định. Khi đó tập C chứa các đỉnh còn lại. Giải thuật bắt đầu tập S chứa đỉnh nguồn, khi giải thuật kết thúc thì tập S chứa tất cả các đỉnh của đồ thị.  Tại mỗi bưóc ta chọn một đỉnh của tập C mà khoảng cách từ

nguồn đến đích này là nhỏ nhất và đưa vào tập S. Ta nói rằng đường đi từ nguồn đến đích khác là riêng biệt nếu tất cả các đỉnh trung gian trên đường này đều nằm ở trong tập S.

 Tại mỗi bước của giải thuật, một mảng 1 chiều D dùng để chứa

chiều dài đường đi riêng biệt.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 c. Thuật toán Dijkstra sử dụng cho định tuyến phân

tán  Thuật toán này dựa trên một dãy các bước lặp.  Một tập đặc biệt các đỉnh được xây dựng bằng cách cộng thêm một đỉnh trong một bước lặp.  Thủ tục gán nhãn được thực hiện trong mỗi lần

 Đỉnh được thêm vào là đỉnh có nhãn nhỏ nhất so

lặp đó. Trong thủ tục gán nhãn này, đỉnh w được gán nhãn bằng độ dài đường đi ngắn nhất từ a đến w chỉ đi qua các đỉnh thuộc tập đặc biệt.

với các đỉnh chưa có trong tập đó.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 6.2.6.2 Thuật toán định tuyến thích nghi

Áp dụng thuật toán Định tuyến vector khoảng cách để cập nhật những bảng định tuyến cho những nút mạng và thuật toán liên kết trạng thái.  Thuật toán Định tuyến vector khoảng cách

Dữ liệu vào là bảng định tuyến những nút lân cận đối với một nút muốn cập nhật bảng định tuyến và độ trễ từ nút đó đến những nút lân cận. Một bảng định tuyến mới sẽ được cập nhật cho nút này đến tất cả các nút khác thông qua những nút lân cận.

6.2 Các kỹ thuật định tuyến

 Giả sử muốn cập nhật bảng định tuyến cho nút J, và giả sử muốn cập nhật đường đi từ J đến C xem thử sẽ đi qua trạm nào, ta thấy độ trễ từ J qua nút I đến C là ngắn nhất, nên đường đi từ J đến C phải đi qua nút I.

 Trong mạng, các trạm có một bảng định tuyến như vậy và thường được cập nhật thông qua các bảng định tuyến của các trạm lân cận, sự cập nhật này có thể được thực hiện một cách tự động thông qua một giao thức.

 Ví dụ: giao thức RIP, các Bộ định tuyến phát quảng bá bảng định tuyến 2 lần/phút, bất cứ nút làm việc nào chạy RIP sẽ nhận được thông tin này và tự động cập nhật vào bảng định tuyến của mình.

6.3 Điều khiển tắc nghẽn

 6.3.1 Tắc nghẽn

 Khi có quá nhiều gói dữ liệu trong mạng hay một

 Hàng đợi bị đầy (phải lưu tệp, phải tạo các bảng

...) do khả năng xử lí của nút mạng kém.

 Hàng đợi bị đầy khi thông tin vào nhiều hơn khả năng của đường ra, mặc dù tốc độ xử lí của nút nhanh.

phần của mạng làm cho hiệu suất của mạng giảm đi vì các nút mạng không còn đủ khả năng lưu trữ, xử lý, gửi đi và chúng bắt đầu bị mất các gói dữ liệu. Hiện tượng này gọi là sự tắc nghẽn trong mạng.  Nguyên nhân:

6.3 Điều khiển tắc nghẽn

 6.3.2 Chống tắc nghẽn  Mặc dù đã sử dụng cơ chế kiểm soát luồng dữ liệu nhằm tránh tình trạng tắc nghẽn trên mạng nhưng trong thực tế thì nó vẫn cứ xảy ra. Nhiệm vụ giải quyết tắc nghẽn này thường dành cho lớp mạng. Có thể dùng một số biện pháp sau đây:  Dành sẵn các bộ đệm chỉ để dùng khi xảy ra ùn

tắc. Phương pháp này đã được dùng trong mạng ARPANET nhưng hiệu quả không cao vì bản thân bộ nhớ đệm cũng nhanh chóng ùn tắc.

6.3 Điều khiển tắc nghẽn

 Gắn cho các gói dữ liệu một thời gian “sống” xác

 Tuy nhiên, đây cũng là một biện pháp ngăn chặn

được hiện tượng tắc nghẽn thường được sử dụng.

 Loại bỏ các gói dữ liệu muốn đi qua một liên kết đã quá tải. Giao thức Lớp giao vận sẽ chịu trách nhiệm truyền lại các gói dữ liệu bị loại bỏ đó.

định trước, nếu quá thời gian đó thì chúng bị hủy. Tuy nhiên giải pháp này khá nguy hiểm vì có thể hủy bỏ các gói dữ liệu ngay khi chúng vừa đạt đích.

6.3 Điều khiển tắc nghẽn

 Trong các mạng dùng mạch ảo như là mạng X25, sự ùn tắc có thể do mở ra quá nhiều VC qua một nút. Cần phải đóng bớt một số để tránh ùn tắc. Lớp mạng chịu trách nhiệm mở lại các VC đó khi không còn nguy cơ tắc nghẽn nữa.

 Ngoài ra còn có các biện pháp sau:

 Bố trí khả năng vận chuyển, lưu trữ, xử lý của

 Hủy bỏ các gói dữ liệu bị tắc nghẽn quá thời hạn.  Hạn chế số gói dữ liệu vào mạng nhờ cơ chế cửa

mạng lớn hơn so với yêu cầu.

 Chặn đường vào của các gói dữ liệu khi mạng

sổ.

quá tải.

6.3 Điều khiển tắc nghẽn

 6.3.3 Điều khiển tắc nghẽn ở mạng con mạch

 Một phương pháp được sử dụng rộng rãi để giữ

cho tắc nghẽn vừa xảy ra không diễn biến xấu đó là điều khiển nơi nhận (admission control).

 Một khi có tín hiệu tắc nghẽn, không một mạch ảo

nào được thiết lập cho tới khi vấn đề được giải quyết.

 Tương tự như trong hệ thống điện thoại, khi chuyển

mạch quá tải, nó cũng áp dụng điều khiển đầu nhận, cho ngừng quay số.

ảo  Các phương pháp điều khiển tắc nghẽn được mô tả ở trên về chủ yếu là ngăn ngừa tắc nghẽn ở nơi xảy ra hơn là việc xử lý tắc nghẽn.

6.3 Điều khiển tắc nghẽn

 Một phương pháp khác là cho phép thiết lập

mạch ảo nhưng sẽ lưu ý tất cả các mạch ảo này khi di chuyển quanh khu vực có sự cố.

6.3 Điều khiển tắc nghẽn

 Giả sử một máy trạm gắn với Bộ định tuyến A

muốn kết nối với máy trạm gắn với Bộ định tuyến B. Đây là liên kết sẽ đi qua một trong những Bộ định tuyến bị tắc nghẽn.

 Có thể sử dụng mạng con như hình (b), bỏ qua các Bộ định tuyến bị tắc nghẽn và tất cả các đường nối đến chúng.

6.3 Điều khiển tắc nghẽn

 Một phương pháp khác liên quan điều khiển tắc nghẽn ở mạng con mạch ảo là thỏa thuận giữa máy chủ và mạng con khi thiết lập mạch ảo.

 Chỉ định rõ dung lượng, chất lượng dịch vụ yêu

cầu và một số tham số khác.

 Mạng con sẽ lưu giữ thông tin thỏa thuận này dọc

đường dẫn khi mạch được thiết lập.

Theo cách này tắc nghẽn chắc chắn không xảy ra ở những mạch ảo mới bởi vì khi thiết lập mạch ảo mới, tất cả các thông tin cần thiết nêu trên phải bảo đảm có sẵn.

6.4 Chất lượng dịch vụ

 Chất lượng dịch vụ được đặc trưng bởi một số tham

 Xác suất không thành công của thiết lập liên kết: là tỷ lệ yêu cầu liên kết không được chấp nhận trong một thời hạn tối đa.

 Lưu lượng kết nối: là số byte hữu ích có thể

số đặc biệt như sau:  Thời gian thiết lập liên kết: là thời gian từ khi gửi yếu cầu tới thời điểm nhận được xác nhận liên kết.

 Thời gian chuyển tiếp: là thời gian giữa thời điểm người sử dụng dịch vụ của lớp giao vận gửi một tin báo và thời điểm lớp giao vận đầu thu nhận được. Đánh giá theo hai chiều.

truyền trong 1 giây.

6.4 Chất lượng dịch vụ

 Tỷ lệ lỗi: là tỷ số giữa dữ liệu bị lỗi (mất) trên tổng

 Xác xuất sự cố truyền: là tỷ số giữa thời gian có

số dữ liệu được truyền trong một chu kỳ cho trước.

 Thời gian hủy liên kết: là thời gian từ khi một

sự cố trong một chu kỳ quan sát.

 Xác xuất lỗi khi hủy liên kết: là tỷ số yêu cầu hủy liên kết không được thực hiện trong thời gian lớn nhất.

người sử dụng phát yêu cầu hủy liên kết đến khi liên kết được hủy thật sự tại đầu cuối từ xa.

6.4 Chất lượng dịch vụ

 Khả năng bảo vệ: là khả năng của người sử dụng cấm thiết bị đầu cuối bên ngoài chen vào hoặc do giao thoa trên đường dây hoặc do thay đổi dữ liệu truyền.

 Thông số ưu tiên: cho phép người sử dụng có

 Thông số hủy bỏ: để lớp giao vận tự quyết định hủy liên kết do tắc nghẽn hay do các vấn đề bên trong mạng.

 Người sử dụng khi yêu cầu liên kết sẽ gửi tất cả các thông số với các giá trị yêu cầu hay giá trị tối thiểu tới lớp giao vận và bắt đầu quá trình đàm thoại về các tham số đó

quyền ưu tiên cao hơn được phục vụ đối với một liên kết.

6.5 Giao thức IP

 6.5.1 Giao thức IP

a. Giới thiệu  Giao thức Internet (IP) là giao thức lớp mạng

 Thiếp lập hệ thống mạng có thể kết nối được các loại máy tính, các thiết bị định tuyến được chế tạo từ các nhà sản xuất khác nhau. Đáp ứng được sự phát triển nhanh chóng của các loại mạng khác nhau đồng thời thừa kế được công nghệ mạng cũ.

 Hỗ trợ dịch vụ truyền dữ liệu có kết nối và không

kết nối cho các tầng trên.

dùng để truyền dữ liệu qua các mạng kết hợp. Giao thức IP được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu sau:

6.5 Giao thức IP

 Giao thức IP cung cấp phương thức truyền các Datagram trên một mạng kết hợp bất kỳ. Cũng giống như một khung dữ liệu trong mạng vật lý. Khái niệm Datagram bao gồm hai phần phần đầu IP header (nơi chứa các thông tin cần thiết cho việc truyền dữ liệu như địa chỉ nguồn , đích...) và phần dữ liệu ( Unit of Data).

IP header Unit of Data

Datagram

6.5 Giao thức IP

 Mỗi Datagram được truyền độc lập với nhau, do vậy thứ tự các Datagram nhận được có thể khác thứ tự các Datagram lúc phát đi. Giao thức IP không chịu trách nhiệm về việc các Datagram sẽ được truyền đến đích an toàn hay không. Giao thức IP chỉ có trách nhiệm về truyền các Datagram càng nhanh càng tốt, các Datagram có thể bị mất trong quá trình truyền do các nguyên nhân sau đây:  Xuất hiện bit lỗi trong quá trình truyền.  Sự quá tải của các bộ đệm  Chưa tìm được đường truyền nào tới đích

6.5 Giao thức IP

 Tất cả các biện pháp nhằm đảm bảo các Datagram được truyền đến đích một cách an toàn, đầy đủ và khôi phục các dữ liệu đã mất đều do TCP đảm nhiệm.

6.5 Giao thức IP

b. Ý nghĩa của giao thức IP (Internet Protocol).  Giao thức IP là giao thức có cơ chế truyền dữ liệu

 Phần mềm IP thực hiện chức năng định tuyến

không kết nối, có độ tin cậy thấp. Giao thức IP có 3 ý nghĩa quan trọng:  Giao thức IP định nghĩa đơn vị cơ sở dữ liệu truyền đi trên mạng Internet thông qua một kết nối TCP/IP. Nói một cách khác là nó xác định định dạng chính xác của tất cả dữ liệu khi truyền qua mạng Internet.

(routing) cho phép chọn một con đường để gửi dữ liệu đi.

6.5 Giao thức IP

 Cùng với độ chính xác, đặc tả chính xác của định dạng dữ liệu và việc định tuyến, Giao thức IP bao gồm một tập hợp các quy tắc thể hiện cơ chế truyền dữ liệu không kết nối và có độ tin cậy thấp. Các quy tắc này đặc trưng cho cách mà máy tính và bộ định tuyến xử lý các gói dữ liệu, làm thế nào và khi nào thì các thông điệp lỗi phát sinh, và dưới những điều kiện nào thì các gói dữ liệu được hủy bỏ.

6.5 Giao thức IP

 Bản tin ở lớp giao vận có độ dài 64 Kbytes được

c. Khuôn dạng dữ liệu của giao thức IP (IP Datagram).

 Một IP Datagram gồm có phần mào đầu (Header)

chuyển xuống lớp mạng. Giao thức IP cắt bản tin này thành các gói nhỏ gửi đi (IP datagram). Khi đến nơi nhận, chúng được tập hợp lại bởi lớp giao vận để tạo lại bản tin ban đầu.

và phần dữ liệu (Data). Phần mào đầu có một phần cố định là 20 byte và một phần tùy ý có độ rộng thay đổi như minh họa ở hình vẽ

6.5 Giao thức IP

 Version (4--bit) : Chỉ phiên bản của IP hiện hành

 IHL (4-bit) Internet header length: Chỉ độ dài phần đầu, để đảm bảo có thể nâng cấp, thêm các thành phần vào cho cấu trúc mà không làm ảnh hưởng đến các phần khác.

được cài đặt, để đảm bảo tính tương thích.

6.5 Giao thức IP

 Total length (16-bit): Trường này chứa độ dài của

 Flags (3-bit): liên quan đến phân đọan các datagram  Header checksum (16-bit): mã kiểm sóat lỗi CRC.  Options: lựa chọn chứa danh sách địa chỉ của Bộ

Datagram (bao gồm header và Data) đo bằng byte. Do số bit của trường này là 16 bit nên độ dài lớn nhất có thể là 65535 byte. IP chuẩn yêu cầu tất cả các máy phải có khả năng nhận Datagram có độ dài 576 byte.

 Padding: là vùng đệm.

định tuyến mà datagram đi qua

6.5 Giao thức IP

 Protocol (8-bit): chỉ giao thức tầng trên kế tiếp TCP

 Time to Live (8-bit): Trường Time-to-live (TTL) chứa số giây lớn nhất có thể (nhiều nhất là 255 giây) mà Datagram được phép tồn tại trong mạng trước khi tới đích, bất cứ một Datagram nào không tới đích trong khoảng thời gian TTL thì sẽ bị loại bỏ.

 Identification (16-bit): định danh duy nhất cho một

hay UDP

 DF (Don’t Fragment), MF (More Fragment): không

datagram

sử dụng, kích thước 1 bit

6.5 Giao thức IP

 Fragment Offset (13-bit): chỉ vị trí của đọan ở trong datagram. Các trường Indentification, Fragment Offset đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phân đoạn (ở đầu phát) và ghép nối ở máy nhận, trường Indentification chứa nội dung cho phép máy nhận biết được phân đoạn của Datagram có thuộc một Datagram hay không.

 Type of service (8-bit): đặc tả các tham số về dịch vụ như độ trễ, thông lượng, quyền ưu tiên, độ tin cậy.

6.5 Giao thức IP

 Trường này chứa thông tin về quyền ưu tiên truyền các Datagram và những ảnh hưởng có thể xảy ra trong quá trình truyền các Datagram đó. Trường này có độ dài 8 bit, IP chuẩn không yêu cầu chỉ ra các hành động cụ thể dựa trên các giá trị của trường Type of Service. IP chỉ định sử dụng nó trong việc thiết lập các tùy chọn cho các mạng con mà nó sẽ truyền qua trong bước nhảy tới.

Thảo luận

 Mục đích - Ý nghĩa của giao thức IPv4  Khuôn dạng dữ liệu IPv4  Cấu trúc và các lớp của địa chỉ IPv4  Địa chỉ public/private  Subnet: mục đích – ý nghĩa  IPv6