Tổng quan về mạng cảm biến không dây WSNs môn Mạng cảm biến | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

lOMoAR cPSD| 58737056
Mạng cảm biến không dây WSNs
1. Tổng quan về mạng cảm biến không dây WSNs:
a. Các khái niệm trong mạng cảm biến:
- Mạng cảm biến không dây (wireless sensor network) là một kết cấu
hạtầng bao gồm các thành phần cảm nhận, tính toán và truyền thông
nhằm cung cấp cho người quản trị khả năng đo đạc, quan sát và tác động
lại với các sự kiện hiện tượng trong môi trường xác định.
- Một mạng cảm biến không dây bao gồm nhiều nút mạng, các nút
mạngthường là các thiết bị đơn giản, nhỏ gọn, giá thành thấp, có số
lượng lớn và thường được phân bố trên diện tích rộng, sử dụng nguồn
năng lượng hạn chế nên có thời gian sống của mỗi nút là ngắn, có thể là
vài tháng hoặc năm và có thể hoạt động trong môi trường khắc nghiệt độc hại.
- Các khái niệm quan trọng trong mạng cảm biến không dây bao gồm:
+ Cảm biến (Sensor): Là thiết bị chịu trách nhiệm thu thập dữ liệu về
môi trường xung quanh. Cảm biến có thể đo lường các thông số như nhiệt
độ, ánh sáng, độ ẩm, áp suất, định vị và nhiều thông số khác. Cảm biến
chuyển đổi các thông số môi trường thành tín hiệu điện để xử lý và truyền đi.
+ Nút cảm biến (Sensor Node): Là một đơn vị cơ bản trong mạng cảm
biến không dây, bao gồm cảm biến, bộ xử lý, bộ nhớ và khả năng giao tiếp
không dây. Nút cảm biến thường có khả năng thu thập dữ liệu từ môi
trường xung quanh, xử lý thông tin và truyền dữ liệu đến các nút khác trong mạng.
+ Trạm cơ sở (Base Station): Là nút hoặc trạm chủ đạo trong mạng cảm
biến không dây, nơi dữ liệu từ các nút cảm biến được gửi về để xử lý và
phân tích. Trạm cơ sở có khả năng giao tiếp với các nút cảm biến và
thường có một kết nối mạng để truyền dữ liệu đến các hệ thống ngoài.
+ Giao thức mạng (Network Protocol): Là tập hợp các quy tắc và quy
định để quản lý việc truyền thông dữ liệu giữa các nút trong mạng cảm lOMoAR cPSD| 58737056
biến không dây. Giao thức mạng định nghĩa cách các nút trong mạng
tương tác, truyền và nhận dữ liệu, quản lý năng lượng và địa chỉ, xử lý lỗi
và nhiều khía cạnh khác của việc vận hành mạng.
- Các nút cảm biến thường phân bố rải rác trong các môi trường và
kếtnối tới các nút gốc (còn gọi là nút Sink/Gateway).
- Các nút mạng cảm biến vừa có khả năng thu thập dữ liệu môi
trườngvừa có thể làm bộ định tuyến dữ liệu.
b. Các thông số đánh giá mạng cảm biến không dây:
- Để đánh giá hiệu suất của mạng cảm biến không dây, có một số thông số
quan trọng cần được xem xét:
+ Độ bao phủ (Coverage): Là khả năng của mạng cảm biến để giám sát
toàn bộ hoặc một phần của khu vực quan tcủa mạng. Độ bao phủ thường
được đo bằng tỷ lệ phần trăm của diện tích được bao phủ bởi các cảm biến
hoạt động so với diện tích tổng.
+ Độ trễ (Latency): Là thời gian mà dữ liệu mất để di chuyển từ cảm
biến đến trạm cơ sở hoặc nút đích. Độ trễ thường được đo bằng đơn vị thời
gian, chẳng hạn như giây.
+ Độ tin cậy (Reliability): Được đo bằng khả năng của mạng để đảm
bảo việc truyền dữ liệu chính xác và đáng tin cậy từ các nút cảm biến đến
trạm cơ sở hoặc nút đích. Độ tin cậy có thể được đánh giá bằng tỷ lệ gói tin
thành công so với tổng số gói tin gửi đi.
+ Tiêu thụ năng lượng (Energy Consumption): Là lượng năng lượng tiêu
thụ bởi các nút cảm biến trong mạng. Tiêu thụ năng lượng thường là một yếu
tố quan trọng trong mạng cảm biến không dây vì các nút thường được cung
cấp năng lượng từ các nguồn hạn chế, chẳng hạn như pin hoặc nguồn năng lượng tái tạo.
+ Độ bảo mật (Security): Đánh giá mức độ bảo mật của mạng cảm biến
không dây, bao gồm đảm bảo tính toàn vẹn và bảo mật của dữ liệu được
truyền và xử lý trong mạng. Độ bảo mật thường là một yếu tố quan trọng để
ngăn chặn việc xâm nhập và lộ thông tin quan trọng. lOMoAR cPSD| 58737056
Trên đây là một số khái niệm cơ bản và các thông số đánh giá quan trọng trong
mạng cảm biến không dây. Mạng cảm biến không dây có rất nhiều ứng dụng tiềm
năng trong nhiều lĩnh vực như quan trắc môi trường, y tế, nông nghiệp thông minh
và quản lý tài nguyên. Việc nghiên cứu và phát triển mạng cảm biến không dây đang
tiếp tục mở ra nhiều cơ hội và thách thức trong tương lai.
2. Sơ lược về mô hình OSI trong truyền dữ liệu:
a. Khái niệm OSI, mục đích mô hình: -
Mô hình Kết nối các hệ thống mở (Open Systems Interconnection –
OSI) làmột khung khái niệm chia các chức năng truyền thông mạng thành 7
lớp. Việc gửi dữ liệu qua mạng rất phức tạp vì các công nghệ phần cứng và
phần mềm khác nhau phải hoạt động một cách hài hòa qua các ranh giới địa
lý và chính trị. Mô hình dữ liệu OSI cung cấp một ngôn ngữ phổ quát cho
mạng máy tính, vì vậy các công nghệ đa dạng có thể giao tiếp bằng cách sử
dụng các giao thức tiêu chuẩn hoặc quy tắc truyền thông. Mỗi công nghệ
trong một lớp cụ thể phải cung cấp các khả năng nhất định và thực hiện các
chức năng cụ thể để trở nên hữu ích trong mạng. Các công nghệ ở những lớp
cao hơn hưởng lợi từ việc rút gọn này vì chúng có thể sử dụng các công nghệ
cấp thấp hơn mà không phải lo lắng về các chi tiết triển khai cơ bản. -
Mục đích chính của mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là
địnhnghĩa một cấu trúc phân chia các chức năng trong quá trình truyền dữ
liệu giữa các hệ thống máy tính khác nhau. Dưới đây là một số mục đích chính của mô hình OSI:
+ Tính tương thích: Mô hình OSI định nghĩa các tiêu chuẩn và giao thức
chuẩn để đảm bảo tính tương thích giữa các hệ thống máy tính khác nhau.
Điều này cho phép các hệ thống có thể giao tiếp và làm việc cùng nhau một
cách hiệu quả mà không cần quan tâm đến chi tiết kỹ thuật bên trong.
+ Tính tương tác: Mô hình OSI mô tả cách các tầng trong hệ thống giao
tiếp và tương tác với nhau. Các tầng có thể truyền thông với nhau thông qua
giao diện chuẩn, đảm bảo việc truyền dữ liệu diễn ra một cách liên tục và đáng tin cậy. lOMoAR cPSD| 58737056
+ Tính mở rộng: Mô hình OSI được thiết kế để có thể mở rộng và chứa
đựng các công nghệ mới. Với cấu trúc 7 tầng, nó tạo ra một khung làm việc
linh hoạt để phát triển và triển khai các giao thức và dịch vụ mạng mới.
+ Tính chia sẻ: Mô hình OSI giúp tách biệt các chức năng và nhiệm vụ
trong quá trình truyền dữ liệu. Điều này cho phép nhiều công nghệ và ứng
dụng khác nhau chia sẻ cùng một cơ sở hạ tầng mạng, và dễ dàng thay đổi và
nâng cấp một phần của hệ thống mà không ảnh hưởng đến các phần khác.
+ Tính chuẩn hóa: Mô hình OSI cung cấp một khung chuẩn để phát
triển và triển khai các giao thức và dịch vụ mạng. Điều này giúp đảm bảo tính
nhất quán và sự thống nhất trong việc xây dựng các hệ thống mạng, giúp
giảm bớt sự phụ thuộc vào các công nghệ và nhà cung cấp cụ thể.
b. Chức năng của các tầng trong mô hình:
- Mô hình Kết nối giữa các hệ thống mở (OSI) được phát triển bởi Tổ chứctiêu
chuẩn hóa quốc tế và các tổ chức khác vào cuối những năm 1970. Mô hình
này được ra mắt dưới dạng đầu tiên vào năm 1984 với tên ISO 7498, và
phiên bản hiện tại là ISO/IEC 7498-1:1994. Hình dưới đây là 7 lớp (tầng) của mô hình. lOMoAR cPSD| 58737056
- Chức năng chính cụ thể của 7 lớp này như sau:
+ Lớp vật lý (Physical Layer) là phương tiện truyền dẫn vật lý và các
công nghệ để truyền dữ liệu qua phương tiện đó. Về cốt lõi, hoạt động truyền
dữ liệu là việc truyền tín hiệu kỹ thuật số và điện tử thông qua các kênh vật
lý khác nhau như cáp quang, cáp đồng và không khí. Lớp vật lý bao gồm tiêu
chuẩn cho các công nghệ và chỉ số liên quan chặt chẽ với các kênh, chẳng hạn
như Bluetooth, NFC và tốc độ truyền dữ liệu.
+ Lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer) là các công nghệ được sử dụng
để kết nối hai máy trên một mạng nơi lớp vật lý đã tồn tại. Lớp này quản lý
khung dữ liệu – là các tín hiệu kỹ thuật số được gói gọn trong các gói dữ liệu.
Kiểm soát lưu lượng và kiểm soát lỗi dữ liệu thường là trọng tâm chính của
lớp liên kết dữ liệu. Ethernet là ví dụ về một tiêu chuẩn ở cấp độ này. Lớp liên
kết dữ liệu thường được chia thành hai lớp phụ: lớp Kiểm soát truy cập lOMoAR cPSD| 58737056
phương tiện (Media Access Control – MAC) và lớp Điều khiển liên kết logic
(Logical Link Control – LLC).
+ Lớp mạng (Network Layer) liên quan đến các khái niệm như định
tuyến, chuyển tiếp và xác định địa chỉ trên một mạng phân tán hoặc nhiều
mạng được kết nối của các nút hoặc máy. Lớp mạng cũng có thể quản lý kiểm
soát lưu lượng. Trên Internet, Giao thức Internet v4 (IPv4) và IPv6 được sử
dụng làm giao thức lớp mạng chính.
+ Lớp truyền tải (Transport Layer) trọng tâm chính của lớp truyền tải là
đảm bảo rằng các gói dữ liệu đến đúng thứ tự, không bị mất mát/bị lỗi hoặc
có thể được phục hồi liền mạch nếu được yêu cầu. Kiểm soát lưu lượng cùng
với kiểm soát lỗi thường là trọng tâm tại lớp truyền tải. Ở lớp này, các giao
thức thường được sử dụng bao gồm Giao thức điều khiển truyền tải
(Transmission Control Protocol – TCP), một giao thức dựa trên kết nối gần
như không suy hao và Giao thức gói dữ liệu người dùng (User Datagram
Protocol – UDP), một giao thức không kết nối có suy hao. TCP thường được
sử dụng khi tất cả dữ liệu phải còn nguyên vẹn (ví dụ: chia sẻ tệp), trong khi
UDP được sử dụng khi việc giữ lại tất cả các gói ít quan trọng hơn (ví dụ: truyền phát video).
+ Lớp phiên (Session Layer) chịu trách nhiệm điều phối mạng giữa hai
ứng dụng riêng biệt trong một phiên. Một phiên quản lý một kết nối ứng
dụng một-một từ khi bắt đầu đến lúc kết thúc và xung đột đồng bộ hóa.
+ Lớp trình bày (Presiontation Layer) chủ yếu liên quan đến cú pháp
của chính dữ liệu để các ứng dụng gửi và sử dụng. Ví dụ: Hypertext Markup
Language (HTML), JavaScipt Object Notation (JSON) và Comma Separated
Values (CSV) đều là các ngôn ngữ lập mô hình để mô tả cấu trúc của dữ liệu tại lớp trình bày.
+ Lớp ứng dụng (Application Layer) liên quan đến loại ứng dụng cụ thể
và các phương thức giao tiếp được tiêu chuẩn hóa của nó. Ví dụ, các trình
duyệt có thể giao tiếp bằng cách sử dụng Giao thức truyền siêu văn bản an
toàn (HyperText Transfer Protocol Secure – HTTPS), HTTP và ứng dụng email lOMoAR cPSD| 58737056
có thể giao tiếp bằng POP3 (Post Office Protocol phiên bản 3) và SMTP
(Simple Mail Transfer Protocol – Giao thức truyền thư đơn giản).
- Mỗi tầng trong mô hình OSI có chức năng riêng, nhưng cũng tương
tác với các tầng khác để đảm bảo việc truyền dữ liệu diễn ra thành công. Mô
hình OSI cung cấp một cấu trúc rõ ràng cho việc phát triển và triển khai các
giao thức và dịch vụ mạng, giúp tăng tính tương thích và tương tác giữa các
hệ thống khác nhau trên toàn cầu. 3. Lớp mạng:
a. Vị trí, vai trò của lớp mạng:
- Tầng mạng (Network Layer) là tầng thứ 3 trong mô hình OSI có chức
năngchính của nó là di chuyển dữ liệu vào và qua các mạng khác. Bằng cách
đóng gói dữ liệu với thông tin địa chỉ mạng chính xác, chọn các tuyến mạng
thích hợp và chuyển tiếp dữ liệu được đóng gói lên ngăn xếp tới tầng vận chuyển (tầng 4).
- Các giao thức hiện có thường ánh xạ tới tầng mạng OSI bao gồm phần IPcủa
mô hình Giao thức điều khiển truyền dẫn/Giao thức Internet ( TCP/IP ), IPv4
và IPv6 cũng như Trao đổi gói liên kết mạng NetWare/Trao đổi gói tuần tự
(IPX/ SPX). Hầu hết các mạng doanh nghiệp đều sử dụng ngăn xếp TCP/IP,
cũng như các mạng dữ liệu di động, bao gồm 3G, 4G LTE và cả mạng 5G.
- Thông tin định tuyến chứa trong một gói bao gồm địa chỉ nguồn của máychủ
gửi và địa chỉ máy chủ đích cuối cùng của máy chủ từ xa. Thông tin này được
chứa trong tiêu đề tầng mạng đóng gói các khung mạng ở tầng liên kết dữ
liệu (tầng 2). Thông tin truyền tải chứa ở tầng 2 khác với thông tin truyền
tải chứa ở tầng mạng là thông tin có thể di chuyển ra ngoài mạng cục bộ để
đến các máy chủ ở các vị trí mạng từ xa hoặc các phân đoạn mạng khác
nhau. Dưới đây là sơ đồ cấu trúc liên kết mạng mô tả các thiết bị trong một
mạng con IP sử dụng định tuyến tầng 3 để giao tiếp với các thiết bị trong mạng con IP thứ hai. lOMoAR cPSD| 58737056
- Một số vai trò cụ thể của Lớp mạng gồm:
+ Định tuyến (Routing): Lớp Mạng xác định và quản lý các đường đi
(routes) giữa các mạng khác nhau. Khi một gói dữ liệu được gửi từ nguồn tới
đích, lớp Mạng sẽ quyết định đường đi tối ưu cho gói dữ liệu dựa trên thông
tin định tuyến như bảng định tuyến (routing table) và các thuật toán định
tuyến. Điều này đảm bảo gói dữ liệu được chuyển tiếp qua các nút mạng
(network nodes) trên đường đi ngắn nhất hoặc tối ưu nhất.
+ Chuyển mạch (Switching): Lớp Mạng quản lý việc chuyển mạch dữ
liệu giữa các đường đi trong mạng. Có hai phương pháp chuyển mạch chính
được sử dụng trong lớp Mạng:
• Chuyển mạch mạng (Network switching): Lớp Mạng chịu trách
nhiệm chuyển tiếp gói dữ liệu giữa các mạng con (subnets) trong lOMoAR cPSD| 58737056
mạng lớn hơn. Nó sử dụng các thiết bị chuyển mạch như router
để chuyển tiếp gói dữ liệu từ mạng con này sang mạng con khác.
• Chuyển mạch gói (Packet switching): Lớp Mạng chia gói dữ liệu
thành các đơn vị nhỏ hơn gọi là gói (packet) và chuyển tiếp từng
gói một thông qua mạng. Điều này cho phép nhiều gói dữ liệu
có thể chia sẻ cùng một đường truyền và được chuyển tiếp đến
đúng đích một cách hiệu quả.
- Điều khiển lỗi và luồng dữ liệu: Lớp Mạng có vai trò quản lý các vấn đề
liênquan đến điều khiển lỗi và luồng dữ liệu trong mạng. Nó cung cấp các
cơ chế để phát hiện lỗi và sửa chữa lỗi trong quá trình truyền dữ liệu, đảm
bảo tính toàn vẹn và đáng tin cậy của dữ liệu. Ngoài ra, lớp Mạng cũng điều
khiển luồng dữ liệu để đảm bảo rằng dữ liệu được truyền đi một cách cân
đối và không gây quá tải (congestion) trên mạng.
- Địa chỉ mạng: Lớp Mạng định nghĩa và quản lý các địa chỉ mạng
(networkaddresses) cho các thiết bị và hệ thống trong mạng. Địa chỉ mạng
được sử dụng để xác định các đích và nguồn trong quá trình truyền dữ liệu.
Thông qua việc sử dụng địa chỉ mạng, lớp Mạng đảm bảo rằng việc xác định
đích và nguồn một cách chính xác.
- Fragmentation và Reassembly: Lớp Mạng có khả năng phân
mảnh(fragmentation) và tái lập (reassembly) các gói dữ liệu khi chúng vượt
quá kích thước tối đa cho phép của các liên kết truyền dẫn. Khi gói dữ liệu
quá lớn để truyền trong mạng, lớp Mạng phân mảnh nó thành các phần nhỏ
hơn, gọi là các fragment, và gửi chúng riêng lẻ. Ở đích, lớp Mạng tái lập các
fragment để tạo lại gói dữ liệu ban đầu.
b. Nguyên tắc gán địa chỉ lớp mạng:
- Địa chỉ lớp mạng là một phần của địa chỉ IP được sử dụng để xác địnhmạng
con (subnet) mà một thiết bị thuộc về. Nó được cấu tạo bởi một dãy các bit
trong địa chỉ IP, số lượng bit được xác định bởi lớp mạng (Class) của địa chỉ
IP. Chức năng chính của địa chỉ lớp mạng là xác định mạng con mà thiết bị
đang kết nối, giúp định tuyến lưu lượng mạng đến đúng đích và phân chia
mạng thành các segment nhỏ hơn để quản lý hiệu quả hơn. lOMoAR cPSD| 58737056
- Subnet mask là một bitmask được sử dụng để chia địa chỉ IP thành haiphần:
phần mạng và phần host. Nó có cấu trúc là một dãy 32 bit, tương ứng với
32 bit trong địa chỉ IP. Mỗi bit được đặt thành 1 đại diện cho phần mạng, 0
đại diện cho phần host. Subnet mask có chức năng xác định phần mạng và
phần host trong địa chỉ IP, giúp định tuyến lưu lượng mạng chính xác hơn
và chia nhỏ mạng con thành các subnet nhỏ hơn để tăng cường bảo mật và quản lý.
- Mối quan hệ giữa địa chỉ lớp mạng và subnet mask là địa chỉ lớp mạngđược
xác định bởi subnet mask và lớp mạng (Class) của địa chỉ IP. Subnet mask
giúp chia nhỏ địa chỉ lớp mạng thành các subnet con.
Ví dụ, với địa chỉ IP 192.168.1.10, subnet mask 255.255.255.0 và lớp mạng
C, 24 bit đầu tiên (192.168.1) là địa chỉ lớp mạng, xác định mạng con
192.168.1.0/24. 8 bit cuối (10) là địa chỉ host, xác định thiết bị cụ thể trong
mạng con. Subnet mask 255.255.255.0 cho phép chia mạng con thành 254 host (2^8 - 2).
- Các quy tắc gán địa chỉ lớp mạng:
• Địa chỉ mạng không thể là 0.0.0.0 hoặc 255.255.255.255.
• Địa chỉ broadcast là địa chỉ có tất cả các bit host là 1.
• Hai thiết bị trong cùng một mạng con phải có cùng subnet mask.
• Địa chỉ IP của một thiết bị phải nằm trong phạm vi địa chỉ IP của mạng
con mà thiết bị đó thuộc về. - Lý do:
• Không được phép đặt các bit phần mạng thành 0 cùng nhau: Khi tất cả
các bit phần mạng được đặt thành 0, địa chỉ IP sẽ là địa chỉ không chính xác 1.
• Nếu tất cả các bit trong phần Host được đặt thành 0, chữ số cuối cùng
của địa chỉ IP sẽ là 0: Địa chỉ sau đó sẽ là địa chỉ mạng không thể được
sử dụng làm địa chỉ Host được 1.
• Phần mạng và phần Host phải có độ dài tương ứng: Phần mạng có độ
dài thay đổi tùy thuộc vào lớp mạng (Class), trong trường hợp này, địa lOMoAR cPSD| 58737056
chỉ IP 192.168.1.10 sử dụng lớp Class C, với 24 bit phần mạng và 8 bit phần Host1 .
• Chỉ định địa chỉ Subnet Mask: Địa chỉ Subnet Mask được sử dụng để
xác định phần mạng và phần Host trong một địa chỉ IP. Ví dụ, Subnet
Mask 255.255.255.0 cho phép phân chia mạng con 192.168.1.0/24.
• Sử dụng Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP): DHCP giúp
automatise quá trình gán địa chỉ IP cho các thiết bị trên mạng, giúp
giảm thiểu lỗi do người dùng sai sót khi gán địa chỉ IP tự động 3.
• Xác định địa chỉ broadcast: Địa chỉ broadcast được tạo ra bằng cách
thêm 1 vào các bit phần Host của địa chỉ IP. Ví dụ, địa chỉ broadcast cho
mạng 192.168.1.0/24 là 192.168.1.255.
- Tác dụng và lưu ý khi gán địa chỉ lớp mạng: + Tác dụng:
• Xác định và liên kết thiết bị trên mạng: Địa chỉ lớp mạng giúp xác
định thiết bị nào thuộc mạng nào, từ đó giúp các thiết bị có thể giao tiếp với nhau.
• Phân chia mạng và máy chủ: Việc gán địa chỉ lớp mạng cho phép
phân chia mạng thành các segment nhỏ hơn, giúp quản lý mạng
hiệu quả hơn và tăng cường bảo mật.
• Đảm bảo tính riêng biệt giữa các mạng và host: Nhờ địa chỉ lớp
mạng, các mạng có thể được phân biệt rõ ràng, tránh xung đột và truy cập trái phép.
• Quản lý và bảo mật hệ thống: Gán địa chỉ lớp mạng giúp quản lý
các thiết bị trên mạng dễ dàng hơn, đồng thời tăng cường bảo
mật bằng cách phân chia các khu vực có mức độ bảo mật khác nhau.
• Hỗ trợ việc phân chia subnet: Subnet là mạng con được tạo ra
từ mạng lớn hơn, việc gán địa chỉ lớp mạng giúp phân chia
subnet hiệu quả và dễ dàng quản lý. + Lưu ý: lOMoAR cPSD| 58737056
• Cần thực hiện cẩn thận: Việc gán địa chỉ lớp mạng cần được thực
hiện cẩn thận để đảm bảo mạng hoạt động hiệu quả. Gán sai địa
chỉ có thể dẫn đến lỗi kết nối, truy cập không được hoặc thậm
chí là bảo mật bị ảnh hưởng.
• Cần có kế hoạch phù hợp: Lựa chọn địa chỉ lớp mạng cần phù
hợp với nhu cầu sử dụng mạng, số lượng thiết bị và cấu trúc mạng.
• Cần cập nhật thông tin: Khi có thay đổi về cấu trúc mạng, cần
cập nhật thông tin địa chỉ lớp mạng để đảm bảo tính chính xác
và hiệu quả hoạt động.
c. Định tuyến của lớp mạng:
- Định tuyến là một phần quan trọng của mạng máy tính, đóng vai trò nhưhệ
thống giao thông để chuyển tiếp các gói tin từ nguồn đến đích một cách
hiệu quả. Quá trình này được thực hiện bởi các thiết bị mạng như router,
dựa trên các yếu tố như độ trễ, băng thông và độ tin cậy của liên kết.
- Chức năng chính của định tuyến:
• Lựa chọn đường dẫn tốt nhất: Router sử dụng bảng định tuyến, là tập
hợp các thông tin về các mạng con và đường dẫn đến các mạng đó, để
lựa chọn đường dẫn tối ưu cho từng gói tin. Việc lựa chọn này dựa trên
các tiêu chí như độ trễ, băng thông và độ tin cậy của liên kết, nhằm
đảm bảo tốc độ và hiệu quả truyền tải.
• Cập nhật bảng định tuyến: Bảng định tuyến được cập nhật liên tục dựa
trên thông tin thu thập từ các thiết bị khác trong mạng. Việc cập nhật
này giúp đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của quá trình định tuyến.
• Xử lý lỗi định tuyến: Trong trường hợp xảy ra lỗi trên đường dẫn, router
sẽ sử dụng các thuật toán để tìm đường dẫn thay thế, giúp đảm bảo
tính liên tục và ổn định của kết nối mạng.
- Các loại định tuyến phổ biến: 1. Định tuyến tĩnh: + Đặc điểm: lOMoAR cPSD| 58737056
o Được cấu hình thủ công bởi người quản trị mạng.
o Bảng định tuyến được cập nhật thủ công. o Phù
hợp với mạng nhỏ và ít thay đổi. + Ưu điểm:
o Dễ cài đặt và quản lý. o An toàn và bảo mật cao. + Nhược điểm:
o Khó khăn trong việc cập nhật bảng định tuyến khi mạng thay đổi.
o Không phù hợp với mạng lớn và phức tạp. 2. Định tuyến động: + Đặc điểm:
o Sử dụng các giao thức định tuyến để tự động cập
nhật bảng định tuyến.
o Phù hợp với mạng lớn và thường xuyên thay đổi. + Ưu điểm:
o Tự động cập nhật bảng định tuyến, giúp giảm thiểu công việc quản trị.
o Khả năng thích ứng cao với những thay đổi trong mạng.
o Phù hợp với mạng lớn và phức tạp. + Nhược điểm:
o Phức tạp hơn so với định tuyến tĩnh. o Yêu cầu cấu
hình giao thức định tuyến phù hợp. o Có thể gặp
vấn đề về bảo mật nếu không được cấu hình đúng cách.
- Giao thức định tuyến: lOMoAR cPSD| 58737056
• OSPF (Open Shortest Path First): Sử dụng thuật toán Dijkstra để tìm
đường dẫn ngắn nhất giữa hai điểm.
• RIP (Routing Information Protocol): Trao đổi thông tin về các mạng lân
cận để cập nhật bảng định tuyến.
• BGP (Border Gateway Protocol): Sử dụng để định tuyến giữa các hệ
thống tự trị (AS) khác nhau.
- Thiết bị định tuyến:
+ Router: Là thiết bị mạng chuyên thực hiện chức năng định tuyến, chuyển
tiếp các gói tin giữa các mạng khác nhau.
• Router sử dụng bảng định tuyến để lựa chọn đường dẫn tốt nhất
cho từng gói tin dựa trên các tiêu chí như độ trễ, băng thông và độ tin cậy của liên kết.
• Router có thể kết nối với nhiều mạng khác nhau, bao gồm mạng LAN, WAN, Internet, v.v.
+ Switch: Kết nối các thiết bị trong cùng một mạng.
• Switch hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI, chỉ dựa vào địa chỉ MAC
để chuyển tiếp khung dữ liệu.
• Switch không sử dụng bảng định tuyến và không thực hiện chức năng định tuyến.
- Tầm quan trọng của việc hiểu rõ về định tuyến:
+ Quản lý mạng hiệu quả:
• Lựa chọn loại định tuyến và giao thức phù hợp với nhu cầu của mạng.
• Cấu hình bảng định tuyến chính xác để đảm bảo hiệu quả truyền tải.
• Giám sát và quản lý hoạt động định tuyến để tối ưu hóa hiệu suất mạng.
+ Khắc phục sự cố mạng:
• Phân tích lỗi định tuyến và xác định nguyên nhân gây ra sự cố. lOMoAR cPSD| 58737056
• Tìm đường dẫn thay thế để khắc phục sự cố và đảm bảo tính liên
tục của kết nối mạng.
• Sử dụng các công cụ chẩn đoán và khắc phục sự cố để giải quyết
các vấn đề về định tuyến.
+ Tối ưu hóa hiệu suất mạng:
• Cải thiện tốc độ truyền tải và độ tin cậy của kết nối mạng.
• Giảm thiểu độ trễ và tắc nghẽn mạng.
• Cân bằng tải lưu lượng mạng để đảm bảo hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng.