ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ & CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
---------

TÊN SINH VIÊN THỰC HIỆN

TÊN CỦA ĐỒ ÁN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Huế - 2022


ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ & CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
---------

TÊN SINH VIÊN THỰC HIỆN

TÊN CỦA ĐỒ ÁN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:

Huế - 2022

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này, ngồi sự nỗ lực của bản thân, em cịn
nhận được sự quan tâm giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân.
Trước hết, em xin gửi tới toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa Điện, Điện tử
và Công Nghệ Vật Liệu cùng thầy cô trong trường Đại Học Khoa Học Huế lời
cảm ơn chân thành nhất. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Giáo viên
hướng dẫn ……, người đã tận tâm hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án
tốt nghiệp và hoàn thiện đề tài đồ án.
Ngoài ra, con xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bố mẹ và người thân, những
người luôn là hậu phương vững chắc, là chỗ dựa giúp đỡ con cả về vật chất lẫn
tinh thần. Hơn nữa, em cũng xin cảm ơn tất cả bạn bè những người đã đồng hành
với em suốt chặng đường qua, đặc biệt là những người bạn lớp ……., người đã
giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tập tại trường.
Cuối cùng, em kính chúc q thầy cơ dồi dào sức khỏe và thành công trong
sự nghiệp giảng dạy chúng em.
Em xin chân thành cảm ơn!

i


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong đồ án này là hoàn toàn trung thực và chưa từng được cơng bố ở bất kỳ
cơng trình nào khác.
Thừa Thiên Huế, ngày……tháng……năm 2022
Xác nhận của hướng dẫn

Tác giả


ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU ....................................................... vi
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .............................................. viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ......................................................... 1
1.1.

Lý do chọn đề tài ................................................................................1

1.2.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .....................................................1

1.3.

Bố cục của đề tài .................................................................................2

1.4.

Ý nghĩa của đề tài ...............................................................................3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................. 5
2.1.

Tìm hiểu tổng quan về mạng máy tính .............................................5

2.1.1.


Khái niệm về mạng máy tính ................................................................5

2.1.2.

Lịch sử phát triển ...................................................................................5

2.1.3.

Lợi ích kết nối mạng máy tính ..............................................................7

2.1.4.

Kiến trúc máy tính .................................................................................7

2.1.5.

Phân loại các mạng máy tính ................................................................9

2.2.

Tìm hiểu tổng quan về định tuyến trong mạng máy tính .............11

2.2.1.

Định nghĩa Router ...............................................................................11

2.2.2.

Bảng định tuyến ...................................................................................12


2.2.3.

Giao thức ..............................................................................................13

2.2.4.

Khái niệm định tuyến ..........................................................................14

2.2.5.

Phân loại định tuyến ............................................................................16

2.3.
Tổng quan về phần mềm GNS3 sử dụng cho mô phỏng giao thức
BG…………………………………………………………………………………….18

CHƯƠNG 3: ĐỊNH TUYẾN VỚI GIAO THỨC BGP ................................. 20
3.1. Khái niệm cơ bản về BGP .............................................................................20

iii


3.1.1. Định nghĩa...................................................................................................20
3.1.2. Sự cần thiết của BGP ..................................................................................20
3.3.3. Thuật ngữ BGP ...........................................................................................22
3.3.4. Đặc điểm của giao thức BGP ......................................................................23
3.2. Hoạt động của BGP .......................................................................................25
3.2.1. Cập nhật bảng định tuyến ...........................................................................26
3.2.2. Thiết lập mối quan hệ BGP neighbor .........................................................26

3.3. Định dạng tiêu đề của bản tin ........................................................................29
3.4. Các thuộc tính cơ bản ....................................................................................34
3.5. Thứ tự chọn đường đi trong BGP ..................................................................37
3.6. Một số lỗi và cách xử lý.................................................................................37
3.6.1. Lỗi phần Header của bản tin .......................................................................37
3.6.2. Lỗi bản tin OPEN .......................................................................................38
3.6.3. Lỗi bản tin UPDATE ..................................................................................38
3.6.4. Lỗi bản tin NOTIFICATION......................................................................39
3.6.5. Lỗi bản tin Hold Timer Expired .................................................................40
3.6.6. Lỗi Finite State Machine ............................................................................40
3.6.7. Cease ...........................................................................................................40
3.6.8. Lỗi xung đột kết nối ....................................................................................40

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MẠNG SỬ DỤNG GIAO THỨC
ĐỊNH TUYẾN BGP .......................................................................................... 41
4.1. Kịch bản mô phỏng hệ thống mạng sử dụng định tuyến BGP ......................41
4.2. Cấu hình thực hiện .........................................................................................41
4.3. Kết quả ...........................................................................................................47

CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG KỊCH BẢN TRIỂN KHAI HẠ TẦNG KHỐ
CƠNG KHAI TÀI NGUN RPKI TRONG MẠNG TRUYỀN TẢI SỬ
DỤNG GIAO THỨC BGP ............................................................................... 50

iv


5.1. Tổng quan thuyết về khóa cơng khai tài ngun RPKI .................................50
5.1.1. Nguyên tắc hoạt động .................................................................................50
5.1.2. Kiến trúc của hệ thống cung cấp dịch vụ RPKI ........................................52
5.1.3. Cơ sở hạ tầng khóa cơng khai tài ngun – RPKI ......................................52

5.1.4. Các thành phần trong khối sử dụng thông tin RPKI ...................................55
5.2. Kịch bản mơ phỏng thử nghiệm ....................................................................57
5.2.1. Mục đích thử nghiệm ..................................................................................57
5.2.2. Công cụ hỗ trợ mô phỏng RPKI .................................................................58
5.3.3. Nội dung kịch bản .......................................................................................60
5.3.4. Các bước thực hiện kịch bản ......................................................................60
5.3.5. Cấu hình trên kịch bản thiết lập mơ hình thử nghiệm ................................61
5.3.5. Kết quả đạt được .........................................................................................64

KẾT LUẬN ........................................................................................................ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 73

v


DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Hình 2.1: Mạng máy tính ...................................................................................... 5
Hình 2.2: Mơ hình mạng hình sao......................................................................... 8
Hình 2.3: Mơ hình mạng BUS .............................................................................. 9
Hình 2.4: Mơ hình mạng hình vịng ...................................................................... 9
Hình 2.5: Định tuyến trên mạng internet ............................................................ 14
Hình 2.6: Phân loại các giao thức định tuyến ..................................................... 16
Hình 2.7: Hình ảnh phần mềm GNS3 ................................................................. 18
Hình 2.8: Giao diện phần mềm GNS3 ................................................................ 19
Hình 3.1: BGP sử dụng giao tức truyền tải TCP ........................................................... 23
Hình 3.2: Ví vụ về một phiên BGP trong cùng một AS và giữa các AS khác nhau .....25
Hình 3.3: Hệ thống nhiều AS ........................................................................................ 25
Hình 3.4: Hàng xóm bên trong và bên ngồi BGP ........................................................ 27
Hình 3.5: Những người hàng xóm IBGP trong cùng một hệ thống AS ........................ 28
Hình 3.6: Định dạng tiêu đề bản tin ..............................................................................30

Hình 3.7: Định dạng BGP Open Message .....................................................................31
Hình 3.8: Định dạng bản tin BGP Update Message ...................................................... 33
Hình 3.9: Phân loại thuộc tính vào từng nhóm cụ thể ................................................... 35
Hình 3. 10: Lựa chọn route với giá trị Local preference cao hơn .................................35
Hình 3.11: Giá trị AS-Path ............................................................................................ 36
Hình 3.12: Lựa chọn route với giá trị MED nhỏ hơn .................................................... 37

Hình 5.1: Phát hành các chứng chỉ số theo khu vực ..................................................... 51
Hình 5.2: Kiến trúc tổng thể và các thực thể trong hệ thống RPKI .............................. 52
Hình 5.3: Mơ hình triển khai RPKI cho 1 hệ thống mạng ............................................56

vi


Hình 5.4: Xây dựng Import Policy dựa trên cơ sở dữ liệu xác thực ROA .................... 57
Hình 5.5: Mơ hình triển khai thử nghiệm RPKI............................................................ 61
Hình 5.6: Bảng định tuyến của R2 trước khi cấu hình RPKI ........................................65
Hình 5.7: Bảng định tuyến của R3 trước khi cấu hình RPKI ........................................66
Hình 5.8: Câu lệnh thiết lập phiên RPKI giữa R2 và RPKI Cache ............................... 66
Hình 5.9: Câu lệnh kiểm tra kết nối từ R2 đến server RPKI Cache .............................. 67
Hình 5.10: Thông tin ROA mà R2 nhận được từ RPKI Validator ................................ 68
Hình 5.11: Bảng định tuyến BGP của R2 sau khi cấu hình RPKI ................................ 68
Hình 5.12: Bảng định tuyến BGP của R3 sau khi cấu hình RPKI ................................ 68
Hình 5.13: Bảng định tuyến của R2 sau khi cấu hình RPKI .........................................69
Hình 5.14: Bảng định tuyến của R3 sau khi cấu hình RPKI .........................................70

Bảng 1.1: Bảng xác định các loại bản tin của giao thức BGP ............................ 30
Bảng 1.2: Bảng phân loại các nhóm thuộc tính của BGP ................................... 34

vii



DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết
tắt

Thuật ngữ Tiếng
Anh

Thuật ngữ Tiếng Việt

BGP

Border Gateway
Protocol

Giao thức định tuyến liên miền

CIDR

Classless interdomain
routing

Định tuyến liên miền không
phân biệt

GAN

Global area network


Mạng lưới khu vực toàn cầu

LAN

Local Area Network

Mạng lưới khu vực địa phương

MAN

Metropolitan Area
Network

Mạng lưới khu vực đô thị

IGP

Interior Gateway
Protocol

Giao thức định tuyến nội miền

IP

IP protocol

OSPF

Open Shortest Path

First

SMTP

Simple Mail Transfer
Protocol

Giao thức truyền tải thư tín
đơn giản

TCP

Transmission Control
Protocol

Giao thức điều khiển truyền
vận

UDP

User Datagram
Protocol

Giao thức dữ liệu người dùng

VLSM

Variable-length subnet
mask


Mặt nạ mạng con có độ dài
thay đổi

VNNIC

Vietnam Internet
Network Information
Center

Giao thức định tuyến OSPF
dựa vào tuyến đường ngắn nhất

Trung tâm Internet Việt Nam

WAN

Wide Area Network

Mạng diện rộng

WAP

Wireless Application
Protocol

Giao thức ứng dụng không dây

FTP

File Transfer Protocol


Giao thức truyền tập tin

viii


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong thời đại 4.0 – một kỷ nguyên bùng nổ về khoa học
kĩ thuật và công nghệ hiện đại. Công nghệ thông tin và ngành cơng nghiệp máy
tính ngày nay đóng một vai trị đặc biệt quan trọng trong mọi lĩnh vực hoạt động
của con người. Việc một máy tính tự hoạt động thơi là chưa đủ, mọi người muốn
kết nối các máy tính trên mạng máy tính để sử dụng sức mạnh tính tốn, trao đổi
thông tin và chia sẻ tài nguyên. Khi mạng máy tính tăng cả về quy mơ và số
lượng, mọi người muốn đoàn kết lại. Vậy, làm thế nào để có thể liên kết các máy
tính này lại với nhau? Làm thế nào để thơng tin có thể được trao đổi giữa các
mạng của những máy tính cách nhau hàng nghìn cây số? Đây là một bài tốn cần
có lời giải rõ ràng để trả lời những câu hỏi trên, đó là bài tốn định tuyến. Trong
giao tiếp giữa các máy tính, định tuyến có nghĩa là xác định lộ trình theo cách mà
thơng tin có thể được vận chuyển một cách tối ưu từ điểm xuất phát đến điểm
đích. Nếu khơng có q trình định tuyến, chắc chắn các máy sẽ không thế nào trao
đổi thông tin được với nhau. Dữ liệu trên mạng được truyền nhờ các bộ định tuyến
thực thi các giải thuật chọn đường đi (hay chúng ta vẫn gọi là giao thức định
tuyến). Chúng ta đã nói rất nhiều đến giao thức định tuyến, một trong những giao
thức đó phải để đến là giao thức định tuyến Border Gateway Protocol (BGP). Đây
là giao thức mà ngày nay được dùng để định tuyến liên vùng.
Xác định được tầm quan trọng của giao thức này trong hệ thống mạng ngày
nay nên em đã chọn và nghiên cứu đề tài “ Tìm hiểu và triển khai hệ thống mạng
với giao thức BGP cho doanh nghiệp” với mục đích tìm hiểu sâu sắc về cơ chế
hoạt động của nó cũng như phát hiện ra những nhược điểm để tìm những giải pháp

khắc phục những nhược điểm này.

1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu về giao thức định tuyến BGP.
1


 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu về lý thuyết giao thức BGP và thực hành
hệ thống mơ hình mạng BGP cho doanh nghiệp trên phần mềm GNS3.

1.3. Bố cục của đề tài
Hệ thống mạng Internet hiện nay là một tập hợp những mạng sử dụng cùng
một chính sách định tuyến và thường thuộc quyền quản lý và khai thác của một
chủ thể nào đó. Tập hợp những mạng như thế ta gọi đó là một hệ tự trị (AS Autonomous System). Theo đó, việc tìm đường đi hay cịn gọi là định tuyến là
hoạt động vô cùng quan trọng, giúp gói tin có thể di chuyển từ nguồn đến đích
theo cách tốt nhất, có ý nghĩa thiết thực trong việc kết nối Internet.
Thông qua các giao thức định tuyến, việc cấu hình sử dụng các vùng địa chỉ
IP, số hiệu mạng ASN trong thông tin định tuyến và hoạt động của các thiết bị
định tuyến mà các mạng sử dụng tài nguyên có thể kết nối, trao đổi lưu lượng với
nhau. Việc kết nối giữa các AS này thường được sử dụng giao thức định tuyến
liên mạng phổ biến hiện nay trên toàn cầu là BGP (Border Gateway Protocol).
BGP có thể kết nối các mạng rất lớn như là Internet, các cơng ty lớn cũng có thể
dùng BGP như một cách hiệu quả giúp kết nối giữa các mạng ở các quốc gia khác
nhau. Nội dung đồ án được chia làm 4 chương chính:
 Chương 1: Tổng quan đề tài
Chương này nêu lý do chọn đề tài, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, bố cục
và ý nghĩa của đề tài
 Chương 2: Tổng quan về mạng máy tính và định tuyến trong mạng máy
tính
Chương này ta sẽ giới thiệu tổng quan về mạng máy tính bao gồm khái niệm,

lịch sử phát triển, ứng dụng của mạng máy tính, kiến trúc mạng máy tính và
phân loại các mạng máy tính. Từ đó ta sẽ giới thiệu tổng quan về định tuyến
trong mạng máy tính bao gồm định nghĩa Router, bảng định tuyến, giao thức,
khái niệm định tuyến và phân loại định tuyến.
 Chương 3: Định tuyến với giao thức BGP
2


Chương này ta sẽ giới thiệu khái quát tổng quan về giao thức BGP, hoạt động
của giao thức, các thuộc tính quan trọng, thuật tốn tìm đường đi tốt nhất của
bgp. Từ đó đưa ra lỗi và cách xử lý.
 Chương 4: Mô phỏng hệ thống mạng sử dụng giao thức định tuyến BGP
Chương này sẽ thực hiện mô phỏng mơ hình hệ thống mạng sử dụng định
tuyến BGP bao gồm cài đặt và kiểm tra hệ thống.
 Chương 5: Mơ phỏng kịch bản triển khai hạ tầng khóa cơng khai tài
nguyên RKPI trong mạng truyền tải sử dụng giao thức BGP
Chương này sẽ tìm hiểu tổng quan về lí thuyết về khóa cơng khai tài ngun
RPKI từ đó thực hiện mơ phỏng khóa cơng khai RKPI trong mạng truyền tải
sử dụng giao thức BGP.

1.4. Ý nghĩa của đề tài
 Đề tài giúp em hiểu sâu rõ ràng hơn về cơ sở lý thuyết về mạng máy tính
và đặc biệt là hiểu rõ về giao thức BGP. Từ đó có thể thực hành mơ phỏng
nó trên phần mềm GNS3.
 Sau khi thực hiện đề tài có thể giúp sinh viên nâng cao kỹ năng định tuyến
với một số thiết bị, cách xây dựng một hệ thống mạng với giao thức BGP.
 Cung cấp một bộ tài liệu triển khai hệ thống mạng với giao thức BGP.
 Giúp em nắm vững và áp dụng phần nào cho việc đi làm thực tế sau này.

3



4


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Tìm hiểu tổng quan về mạng máy tính
2.1.1. Khái niệm về mạng máy tính
Mạng máy tính là tập hợp các máy tín đơn lẻ được kết nối với nhau bằng các
phương tiện truyền vật lý (Transmission Medium) và theo một kiến trúc mạng xác
định (Network Architecture).
Mạng viễn thơng cũng là mạng máy tính. Các node chuyển mạch là hệ thống
máy tính được kết nối với nhau bằng các đường truyền dẫn và hoạt động truyền
thơng tn theo các chuẩn mơ hình tham chiếu OSI. Hình 1.1 mơ tả khái qt các
thành phần của định nghĩa.

Hình 2.1: Mạng máy tính
Kiến trúc mạng gồm cấu trúc mạng (Topology) và giao thức mạng
(Protocols). Topology là cấu trúc hình học của các thực thể mạng và giao thức
mạng là tập các quy tắc chuẩn các thực thể hoạt động truyền thông phải tuân theo.

2.1.2. Lịch sử phát triển
Máy tính của thập niên 1940 là các thiết bị cơ-điện tử lớn và rất dễ hỏng. Sự
phá minh ra transitor bán dẫn vào năm 1947 tạo ra cơ hội để làm ra chiếc máy
tính nhỏ và đáng tin cậy hơn.
Năm 1950, các máy tính mainframe chạy bởi các chương trình phiếu đục lỗ
bắt đầu được dùng trong các học viện lớn. Điều này tuy tạo nhiều thuận lợi với

5



máy tính có khảnăng được lập trình nhưng cũng có rất nhiều khó khăn trong việc
tạo ra các chương trìnhdựa trên phiếu đục lỗ này.
Vào cuối thập niên 1950, mạch tích hợp (IC) chứa nhiều transitor trên một
mẫu bán dẫn nhỏ được phát minh, tạo ra một bước nhảy vọt trong việc tạo ra các
máy tính mạnh hơn, nhanh hơn và nhỏ hơn. Đến nay, IC có thể chứa hàng triệu
transitor trên một mạch.
Vào cuối thập niên 1960, đầu thập niên 1970, các máy tính nhỏ được gọi là
minicomputer bắt đầu xuất hiện.
Năm 1977, cơng ty máy tính Apple Computer giới thiệu máy vi tính cũng
được gọi là máy tính cá nhân (personal computer – PC).
Năm 1981, IBM đưa ra máy tính cá nhân đầu tiên. Sự thu nhỏ ngày càng tinh
vi hơn của các IC đưa đến việc sử dụng rộng rãi máy tính cá nhân tại nhà và trong
kinh doanh.
Vào giữa thập niên 1980, người sử dụng dùng các máy tính độc lập bắt đầu
chia sẻtập tin bằng cách dùng modem kết nối với máy tính khác. Cách thức này
được gọi là điểm nối điểm, hay truyền theo kiểu quay số. Khái niệm này được mở
rộng bằng cách dùng các máy tính là trung tâm truyền tin trong một kết nối quay
số. Các máy tính này được gọi là sàn thông báo ( bullentin board). Các người dùng
kết nối đến sàn thơng báo này, để lại đó hay lấy đi các thông điệp, cũng như gửi
lên hay tải về các tập tin. Hạn chế của hệ thống làcó rất ít hướng truyền tin, và chỉ
với những ai biết về sàn thơng báo đó. Ngồi ra, các máy tính sàn thông báo cần
một modem cho mỗi kết nối, khi số lượng kết nối tăng lên, hệt thốngkhông đáp
ứng được nhu cầu.
Qua các thập niên 1950, 1970, 1980 và 1990, Bộ Quốc phòng Hoa kỳ đã phát
triển các mạng diện rộng WAN tin cậy nhằm mục đích quân sự và khoa học. Công
nghệ này khác truyền tin điểm nối điểm. Nó cho phép nhiều máy tính kết nối lại
với nhau bằng các đường dẫn khác nhau. Bản thân mạng sẽ xác định dữ liệu di

6



chuyển từ máy tính này đến máy tính khác như thế nào. Thay vì chỉ có thể thơng
tin với một máy tính tại một thời điểm, nó có thể thơng tin với nhiều máy tính
cùng lúc bằng một kết nối. WAN của Bộ quốc phòng Hoa Kỳ về sau trở thành
Internet.

2.1.3. Lợi ích kết nối mạng máy tính
- Có thể giảm số lượng máy in, đĩa cứng và các thiết bị khác. Kinh tế trong việc
đầu tư xây dựng cho một hệ thống tin học của một cơ quan, xí nghiệp, doanh
nghiệp,…
- Dùng chung tài nguyên đắt tiền như máy in, phần mềm…Tránh dư thừa dữ liệu,
tài nguyên mạng, có khả năng tổ chức và triển khai các đề án lớn thuận lợi và
dễ dàng.
- Bảo đảm các tiêu chuẩn thống nhất về bảo mật, an toàn dữ liệu khi nhiều người
sử dụng các thiết bị đầu cuối khác nhau cùng làm việc trên các hệ cơ sở dữ liệu.
Mục tiêu kết nối các máy tính thành mạng là cung cấp các dịch vụ mạng đa
dạng, chia sẻ tài nguyên chung và giảm bớt các chi phí về đầu tư trang thiết bị.

2.1.4. Kiến trúc máy tính
Topology là cấu trúc hình học khơng gian của mạng thực chất là một cách
bố trí vị trí vật lý các node và cách thức kết nối chúng lại với nhau.
Có hai kiểu cấu trúc mạng:
- Điểm - điểm (point to point).
- Điểm nối đa điểm (point to multipoint).
Mạng điểm nối điểm: Đường truyền nối từng cặp node lại với nhau theo
một hình học xác định. Một kênh truyền vật lý sẽ được thiết lập giữa 2 node có
nhu cầu trao đổi thơng tin. Chức năng các node trung gian sẽ tiếp nận, lưu trữ tạm
thời và gửi tiếp thông tin sang node tiếp teo khi đường truyền rỗi. Cấu trúc mạng
điểm-điểm gọi là mạng lưu và gửi tiếp (Stop – and – Forward). Ưu điểm là ít khả

năng đụng độ thơng tin (collision). Nhược điểm của nó là hiệu suất sử dụng đường
7


truyền thấp. Chiếm dụng nhiều t ài nguyên, độ trễ lớn, tiêu tốn nhiều thời gian để
thiết lập đường truyền và xử lý tại các node. Vì vậy tốc độ trao đổi thông tin thấp.
Mạng điểm nối đa điểm: Tất cả các node cùng truy nhập chung trên một
đường truyền vật lý. Một thông điệp được truyền đi từ một node nào đó sẽ được
tất cả các node cịn lại tiếp nhận và kiểm tra địa chỉ đích trong thơng điệp có phải
của nó hay khơng. Cần thiết phải có cơ chế để giải quyết vấn đề đụng độ thông
tin hay tắc nghẽn thông tin trên đường truyền trong các mạng hình BUS và hình
RING.
 Một số kiểu kiến trúc cơ bản:
 Kiến trúc hình sao (Star)
Các trạm kết nối với một thiết bị trung tâm có chức năng điều khiển toàn bộ
hoạt động của mạng. Dữ liệu được truyền theo các liên kết điểm – điểm. Thiết bị
trung tâm có thể là một bộ chuyển mạch, một bộ chọn đường hoặc đơn giản là
một HUB.

Hình 2.2: Mơ hình mạng hình sao
 Kiến trúc hình BUS
Hoạt động theo kiểu quảng bá (Broadcast). Tất cả các node truy nhập chung
trên một đường truyền vật lý có đầu và cuối (BUS). Chuẩn IEEE 802.3 được gọi
là Ethernet, là một mạng BUS quảng bá với cơ chế điều khiển quảng bá động phân
tán, trao đổi thông tin với tốc độ 10 Mbps hoặc 100 Mbps.
8


Phương thức truy nhập đường truyền được sử dụng trong mạng hình BUS
hoặc TOKEN BUS, hoặc đa truy nhập sử dụng sóng mang với việc phát hiện xung

đột thơng tin trên đường truyền CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection).

Hình 2.3: Mơ hình mạng BUS
 Kiến trúc hình vịng (RING)
- Là mạng quảng bá (Broadcast), tất cả các node cùng truy nhập chung trên
một đường truyền vật lý. Tín hiệu được lưu chuyển trên vòng theo một chiều duy
nhất, theo liên kết điểm – điểm. Dữ liệu được chuyển một cách tuần tự từng bit
quanh vòng, qua các bộ chuyển tiếp. Bộ chuyển tiếp có ba chức năng: chèn, nhận
và hủy bỏ thông tin. Các bộ chuyển tiếp sẽ kiểm tra địa chỉ đích trong các gói dữ
liệu khi đi qua nó.

Hình 2.4: Mơ hình mạng hình vịng

2.1.5. Phân loại các mạng máy tính

9


Có nhiều cách phân loại mạng máy tính: Theo phạm vi mạng, theo kỹ thuật
chuyển mạch, theo môi trường truyền dẫn…
 Theo môi trường truyền dẫn:
- Mạng hữu tuyến.
-

Mạng vô tuyến.

 Theo kỹ thuật chuyển mạch có:
 Chuyển mạch kênh:
- Trước khi trao đổi thông tin, hệ thống sẽ thiết lập kết nối giữa 2 thực thể

bẳng một đường truyền vật lý. Thực thể đích nếu bận, kết nối này sẽ bị hủy
bỏ.
- Duy trì kết nối trong suốt quá trình 2 thực thể trao đổi thơng tin.
- Giải phóng kết nối: Sau khi truyền xong dữ liệu, kết nối sẽ được hủy bỏ,
giải phóng các tài nguyên đã bị chiếm dụng để sẵn sangd phục vụ cho các
yêu cầu kết nối khác.
- Nhược điểm là cần nhiều thời gian để thiết lập kênh truyền, vì vậy thời gian
thiết lập kênh chậm và xác xuất kết nối không thành công cao. Khi cả hai
khơng cịn thơng tin để truyền, kênh bị bỏ khơng trong khi các thực thể khác
có nhu cầu.
 Chuyển mạch gói: Thơng điệp (Message) của người sử dụng được chia thành
nhiều gói nhỏ (Packet) có độ dài quy định. Độ dài gói tin cực đại (Maximum
Tranfer Unit) MTU trong các mạng khác nhau là khác nhau. Các gói tin của
một thơng điệp có thể truyền độc lập trên nhiều tuyến hướng đích và các gói
tin của nhiều thơng điệp khác nhau có thể cùng truyền trên một tuyến liên
mạng. Tại mỗi node, các gói tin được tiếp nhận, lưu trữ, xử lý tại bộ nhớ,
không cần phải lưu trữ tạm thời trên bộ nhớ ngoài (như đĩa cứng) và được
chuyển tiếp đến node kế tiếp. Định tuyến các gói tin qua mạng nhanh hơn và
hiệu quả hơn.

10


 Chuyển mạch thơng điệp: Giống như chuyển mạch gói nhưng gói tin là các
thơng điệp.
 Chuyển mạch tế bào: Giống như chuyển mạch gói nhưng gói tin có kích
thước cố định và được gọi là tế bào (cell). Việc định tuyến cho các tế bào
được thực hiện dựa trênđường ảo (VP), kênh ảo (VC).

 Theo phạm vi có mạng LAN, MAN, WAN, GAN:

LAN: Mạng có phạm vi tương đối nhỏ (tòa nhà, trường học…) cự ly trong
vòng vài trăm mét. Các máy được nối với nhau qua đường truyền là cáp đồng trục,
cáp xoắn hoặc cáp sợi quang. LAN thường được sử dụng trong phạm vi một cơ
quan, tổ chức hoặc cơng ty. Các LAN có thể nối với nhau thành WAN.
MAN: Mạng có phạm vi trong thành phố, một đơ thị, cự ly trong vịng 10km.
Đường truyền khoảng 50 – 100 Mbps.
WAN: Mạng có diện tích trong một quốc gia hay châu lục, cự ly khoảng
100km. Các kết nối thường được thực hiện qua mạng viễn thông.
GAN: Mạng toàn cầu, cho phép kết nối nhiều châu lục với nhau. Một thí dụ
điển hìnhcho mạng này là Internet. Các kết nối thường được thực hiện qua mạng
viễn thông và vệtinh hoặc cáp sợi quang quốc tế.

2.2. Tìm hiểu tổng quan về định tuyến trong mạng máy tính
2.2.1. Định nghĩa Router
Router là một thiết bị thực hiện ở tầng thứ 3 (tầng mạng) của mơ hình OSI.
Nó xác định tuyến đường tối ưu và vận chuyển các nhóm thơng tin trong một liên
mạng sau khi hiểu được giao thức mạng. Nó dùng một bảng định tuyến (routing
table) để lưu trữ các ánh xạ - cổng địa chỉ mạng. Router đảm nhận hai chức năng
chính:
 Phân cách các mạng máy tính thành các Broadcast domain (miền quảng bá)
để giảm hiện tượng xung đột, giảm broadcast hay thực hiện chức năng bảo mật.

11


 Kết nối các mạng WAN (mạng diện rộng) với nhau thông qua các đường
truyềnthông: điện thoại, ISDN, T1, X.25
Một cách tổng quát, router sẽ định tuyến các gói tin theo các bước sau:
 Đọc gói tin.
 Gỡ bỏ định dạng quy định bởi giao thức của nơi gửi.

 Thay thế phần gỡ bỏ đó bằng định dạng của giao thức đích đến.
 Cập nhật thơng tin về việc chuyển dữ liệu: địa chỉ, trạng thái của nơi gửi,
nơinhận.
 Gửi gói tin đến nơi nhận qua đường truyền tối ưu nhất. Ngồi ra, Router
cịn được cấu hình đảm nhận các chức năng như Gateway, Proxy…

2.2.2. Bảng định tuyến
Bảng định tuyến hay còn gọi là bảng chọn đường (Routing table). Các Host
và Router trên mạng Internet đều chứa một bảng định tuyến để tính tốn các chặng
tiếp theo cho gói tin. Bảng định tuyến này gán tương ứng mỗi địa chỉ đích với một
địa chỉ Router cần đến ở chặng tiếp theo. Địa chỉ đích trong bảng định tuyến có
thể bao gồm cả địa chỉ mạng, mạng con và các hệ thống độc lập. Trong bảng định
tuyến có thể bao gồm một tuyến mặc định được biểu diễn bằng địa chỉ 0.0.0.0
(default route).
Bảng định tuyến có thể được tạo ra bởi người quản trị mạng hoặc từ sự trao
đổi thông tin định tuyến giữa các Router bằng các giao thức định tuyến động.
Bảng định tuyến có rất nhiều dạng nhưng dạng đơn giản và phổ biến nhất có thể
diễn đạt được tồn bộ sơ đồ hình mạng bao gồm các thơng tin sau:
- Địa chỉ đích của mạng, mạng con hoặc hệ thống độc lập.
-

Địa chỉ IP của giao diện Router kế tiếp phải đến.

- Giao tiếp vật lý trên Router phải sử dụng đến chặng kế tiếp.
- Mặt nạ mạng của địa chỉ đích.
- Khoảng cách quản trị.

12



- Thời gian (tính theo giây) từ khi Router cập nhật lần cuối.Khi một router
khởi động, nó chỉ biết về những giao diện kết nối trực tiếp với nó. Các
giao diện xuất hiện trong bảng định tuyến được đánh dấu bằng chữ C
trong cột đầu tiên của bảng.

2.2.3. Giao thức
Khái niệm về giao thức: Các thực thể của mạng muốn trao đổi thông tin với
nhau phải bắt tay, đàm phán về một số thủ tục, quy tắc,…Cùng phải “nói chung
một ngôn ngữ”. Tập quy tắc hội thoại được gọi là giao thức mạng (Protocols). Các
thành phần chính của một giao thức bao gồm:
-

Cú pháp: định dạng dữ liệu, phương thức mã hóa và các mức tín hiệu.

-

Ngữ nghĩa: thơng tin điều khiển, điều khiển lưu lượng và xử lý lỗi,….
Trao đổi thơng tin giữa hai thực thể có thể là trực tiếp hoặc gián tiếp. Trong

hai hệ thống kết nối điểm – điểm, các thực thể có thể trao đổi thơng tin trực tiếp
khơng có sự can thiệp của thực thể trung gian. Trong cấu trúc quảng bá, ai thực
thể trao đổi dữ liệu với nhau phải thông qua các thực tể trung gian. Phức tạp hơn
khi các thực thể không chia sẻ trên cùng một mạng chuyển mạch, kết nối gián tiếp
phải qua nhiều mạng con.
Có nhiều giao thức được sử dụng để truyền thông trên mạng, dưới đây là một số
các giao thức tiêu biểu:
- TCP: Thiết lập kết nối giữa các máy tính để truyền dữ liệu. Nó chia nhỏ dữ
liệu ra thành những gói (packet) và đảm bảo việc truyền dữ liệu thành công.
- IP: Định tuyến các gói dữ liệu khi chúng được truyền qua Internet, đảm bảo
dữ liệu sẽ đến đúng nơi cần nhận.

- HTTP: Cho phép trao đổi thông tin (chủ yếu ở dạng siêu văn bản) qua Internet.
- FTP: Cho phép trao đổi tập tin qua Internet.
- SMTP: Cho phép gửi các thông điệp như thư điện tử (e-mail) qua Internet.
- POP3: Cho phép nhận các thông tin thư điện tử qua Internet.

13


- MIME: Một mở rộng của giao thức SMTP là cho phép gửi kèm các tập tinnhị
phân, phim, nhạc… theo thư điện tử.
- WAP: Cho phép trao đổi thông tin giữa các thiết bị không dây như điện thoại
di động.

2.2.4. Khái niệm định tuyến

Hình 2.5: Định tuyến trên mạng internet
Định tuyến được coi là quá trình xác định đường đi tốt nhất trên một mạng
máy tính đề gói tin tới đích theo một số thủ tục nhất định nào đó thông qua các
nút trung gian được gọi là các bộ định tuyến hay cịn gọi là Router. Thơng tin về
những cọn đường này có thể được cập nhật tự động từ các bộ định tuyến khác
hoặc là do người quản trị mạng chỉ định cho bộ định tuyến. Sau khi bộ định tuyến
nhận gói tin, thì bộ định tuyến sẽ bóc tách các phần Header ở lớp dưới để tìm địa
chỉ đích thuộc lớp 3 (lớp Network). Sau khi đọc xong địa chỉ đích lớp 3 nó tìm
kiếm trong Routing Table cho mạng chứa địa chỉ đích.
Thơng tin để giúp bộ định tuyến chuyển tiếp các gói tin đó chính là bảng
định tuyến hay còn gọi là Routing table. Bảng định tuyến là bảng chứa tất cả
những đường đi tốt nhất đến một đích nào đó tính từ bộ định tuyến. Khi cần
chuyên tiếp một gói tin, bộ định tuyến sẽ xem địa chỉ đích của gói tin, sau đó tra
bảng định tuyến và chuyển gói tin đi theo đường tốt nhất tìm được trong bảng,
bảng định tuyến được xem như là “trái tim” của quá trình định tuyến, nên việc

xây dựng Routing table này rất quan trọng đối với bộ định tuyến. Có nhiều cách
14


để xây dựng bảng định tuyến: từ những mạng đấu nối trực tiếp (connected), khai
báo thủ công (static) hoặc sử dụng giao thức định tuyến (routing protocol). Có
nhiều cách để xây dựng bảng định tuyến: từ những mạng đấu nối trực tiếp
(connected), khai báo thủ công (static) hoặc sử dụng giao thức định tuyến (routing
protocol).
Khi một bộ định tuyến có bảng định tuyến, bộ định tuyến sẽ xác định địa chỉ
của bộ định tuyến hàng xóm (bộ định tuyến chia sẻ chung kết nối). Sau đó gói tin
sẽ được đẩy ra bộ đệm của cổng truyền đi tương ứng, bộ định tuyến sẽ khám phá
loại đóng gói lớp 2 nào được sử dụng trên kết nổi giữa 2 bộ định tuyến. Gói tin
được đóng gửi xuống lớp 2 và đưa xuống môi trường truyền dẫn dưới dạng bit và
được truyền đi bằng tín hiệu điện, quang hoặc sóng điện từ. Q trình sẽ tiếp tục
cho tới khi gói tin được đưa đến đích thì thơi.
Để làm được việc này thì các bộ định tuyến cần phải được cấu hình một
bảng định tuyến (Routing Table) và giao thức định tuyến (Routing Protocol).
Bảng định tuyến là bảng chứa tất cả những đường đi tốt nhất đến một đích nào đó
tính từ bộ định tuyến. Khi cần chuyển tiếp một gói tin, bộ định tuyến sẽ xem địa
chỉ đích của gói tin, sau đó tra bảng định tuyến và chuyên gói tin đi theo đường
tốt nhất tìm được trong bảng. Mỗi giao thức định tuyến có bảng định tuyến là khác
nhau, nhưng đều bao gồm những thông số sau:
 Địa chỉ địch của mạng, mạng con hoặc hệ thống.
 Địa chỉ IP của bộ định tuyến chặng kế tiếp phải đến.
 Giao tiếp vật lí phải sử dụng để đi đến bộ định tuyến kế tiếp.
 Subnet mask của địa chỉ đích.
 Khoảng cách để đi đến đích (ví dụ: số lượng chặng để đến đích).
 Thời gian (tính theo giây) từ khi bộ định tuyến cập nhật lần cuối.
Giao thức định tuyến được coi là ngôn ngữ giao tiếp giữa các bộ định tuyến.

Một giao thức định tuyến cho phép các bộ định tuyến chia sẻ thông tin về các

15