giới thiệu 
tin tức
liên hệ
khuyến mạiKhái niệm “định tuyến” hay còn gọi là routing đã ra đời và trở thành một phần không thể thiếu trong cơ sở hạ tầng mạng. Định tuyến không chỉ đơn thuần là việc xác định đường đi cho dữ liệu, mà còn là một quá trình phức tạp, liên quan đến nhiều thuật toán và phương pháp khác nhau để tối ưu hóa việc truyền thông giữa các thiết bị mạng.
Trong bài viết này, Viễn Thông Xanh sẽ tìm hiểu chi tiết về khái niệm ” Định tuyến là gì ” cùng việc tìm hiểu về các loại định tuyến khác nhau trong mạng máy tính. Từ các định tuyến cơ bản, tĩnh đến các hình thức định tuyến động và theo các tiêu chí khác nhau như tối ưu hóa thời gian truyền, băng thông và độ tin cậy.
Mục Lục
Định tuyến là gì?
Việc truyền dẫn dữ liệu giữa 2 thiết bị trong một hệ thống mạng có rất nhiều đường dẫn để đi khác nhau. Chẳng hạn như hình ảnh minh họa trên đây. Để máy tính A kết nối với máy tính B có 2 con đường:
- Đường 1: Đi qua 3 mạng 1, 3, 5 với tốc độ nhanh.
- Đường 2: Đi qua 2 mạng 2, 4 nhưng tốc độ lại chậm.
Do đó, để dữ liệu được truyền đi với tốc độ nhanh nhất. Việc bạn cần làm là phải xác định con đường ngắn nhất và tốn ít thời gian nhất từ máy tính A đến với máy tính B. Công việc tính toán này gọi là “Định tuyến“.
Định tuyến là quá trình xác định và chọn lựa các đường dẫn tốt nhất để chuyển tiếp dữ liệu từ nguồn đến đích qua một hoặc nhiều mạng. Nguyên tắc định tuyến có thể áp dụng cho bất kỳ loại mạng máy tính nào. Công việc định tuyến mạng thường được thực hiện bởi thiết bị phần cứng với tên gọi là Bộ Định Tuyến.
Tầm quan trọng của Định tuyến mạng
Tầm quan trọng của định tuyến trong mạng giống như tầm quan trọng của các tuyến đường cao tốc trong việc phát triển đất nước và kết nối lưu thông. Định tuyến quyết định trực tiếp đến việc truyền dữ liệu trong mạng máy tính diễn ra nhanh chóng hay không?
Định tuyến liên quan đến việc quyết định hiệu suất mạng bằng việc xác định đường đi tối ưu nhất để truyền dẫn dữ liệu, tránh các đường truyền dẫn quá tải và phân bố lưu lượng mạng một cách cân đối.
Ngoài ra, định tuyến chính là cách cơ sở để tích hợp các mạng lại với nhau. Và gắn kết tất cả các thiết bị trong một mạng để liên kết và giao tiếp với nhau. Hơn nữa, định tuyến còn liên quan đến việc xây dựng các đường dự phòng hay bảo mật cho hệ thống mạng.
Định tuyến (Routing) hoạt động như thế nào?
Định tuyến trong mạng máy tính hoạt động tương tự như cách xem thời gian của tàu hỏa trong bảng giờ để quyết định lên tàu nào. Routers, hay thiết bị định tuyến, sử dụng các bảng định tuyến nội bộ để đưa ra quyết định về cách định tuyến các gói tin dữ liệu theo các đường mạng.
Mỗi bảng định tuyến ghi lại các đường đi mà gói tin cần đi qua để đến đích mong muốn. Bạn có thể tưởng tượng như việc xem bảng giờ tàu để quyết định tàu nào phù hợp với mình, nhưng ở đây là bảng định tuyến dành cho các đường mạng thay vì tàu hỏa.
Cách hoạt động của thiết bị định tuyến như sau:
“khi một gói tin dữ liệu đến tại thiết bị định tuyến, thiết bị này sẽ đọc các phần đầu của gói tin (gọi là header) để xác định đích mà gói tin cần đến, tương tự như cách mà người kiểm soát tàu hỏa kiểm tra vé của hành khách để xác định họ lên tàu nào. Sau đó, thiết bị định tuyến quyết định đường đi cho gói tin dựa trên thông tin trong bảng định tuyến của nó.”
Thiết bị định tuyến thực hiện quá trình này hàng triệu lần mỗi giây với hàng triệu gói tin. Trong quá trình gói tin đi tới đích, nó có thể được định tuyến qua nhiều thiết bị định tuyến khác nhau.
Bảng định tuyến có thể được chia thành hai loại là bảng định tuyến tĩnh và bảng định tuyến động. Bảng định tuyến tĩnh không thay đổi và được thiết lập thủ công bởi người quản trị mạng. Điều này tương đương với việc đặt cố định các tuyến đường mà gói tin dữ liệu sẽ đi qua trên mạng, trừ khi người quản trị cập nhật bảng định tuyến thủ công.
Bảng định tuyến động được cập nhật tự động. Các thiết bị định tuyến động sử dụng các giao thức định tuyến khác nhau để xác định các đường đi ngắn nhất và nhanh nhất. Chúng cũng xem xét thời gian mà gói tin cần để đến đích, tương tự như cách Google Maps, Waze và các dịch vụ GPS khác xác định các tuyến đường lái xe tốt nhất dựa trên hiệu suất lái xe trong quá khứ và điều kiện lái xe hiện tại.
Việc định tuyến động đòi hỏi nhiều khả năng tính toán hơn, chính vì vậy các mạng nhỏ có thể sử dụng định tuyến tĩnh. Tuy nhiên, đối với các mạng trung bình và lớn, định tuyến động là cách hoạt động hiệu quả hơn.
Các giao thức định tuyến chính là gì?
Trong mạng máy tính, các giao thức định tuyến đóng vai trò quan trọng trong việc xác định và thông báo về các đường mạng. Dưới đây là mô tả về các giao thức định tuyến chính:
- IP (Internet Protocol): Giao thức Internet Protocol (IP) xác định nguồn và đích cho mỗi gói dữ liệu. Thiết bị định tuyến sẽ kiểm tra phần tiêu đề IP của mỗi gói dữ liệu để xác định đường đi cho chúng. IP không phải là một giao thức định tuyến chính thức, nhưng nó chịu trách nhiệm xác định đích của gói dữ liệu trong mạng.
- BGP (Border Gateway Protocol): Giao thức định tuyến Border Gateway Protocol (BGP) được sử dụng để thông báo về việc quản lý các mạng nào điều khiển các địa chỉ IP và các mạng nào kết nối với nhau. Các mạng lớn thực hiện các thông báo BGP này được gọi là hệ thống tự trị (autonomous systems). BGP là một giao thức định tuyến động, và nó đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý việc kết nối giữa các mạng lớn trên Internet.
- OSPF (Open Shortest Path First): Giao thức Open Shortest Path First (OSPF) thường được sử dụng bởi các thiết bị định tuyến để động cơ xác định các đường đi nhanh nhất và ngắn nhất để gửi các gói tin đến đích. OSPF được sử dụng trong các mạng lớn và có cấu trúc phức tạp hơn để đảm bảo việc định tuyến hiệu quả.
- RIP (Routing Information Protocol): Giao thức định tuyến Routing Information Protocol (RIP) sử dụng “hop count” để tìm đường đi ngắn nhất từ một mạng đến mạng khác, trong đó “hop count” đếm số lượng thiết bị định tuyến mà một gói tin cần đi qua trên đường đi. Khi một gói tin chuyển từ một mạng sang mạng khác, điều này được gọi là “hop.”
Ngoài ra, còn có các giao thức định tuyến nội bộ khác như EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol, chủ yếu được sử dụng với các thiết bị định tuyến Cisco) và IS-IS (Intermediate System to Intermediate System). Các giao thức này cung cấp các phương pháp khác nhau để định tuyến và quản lý đường mạng trong các hệ thống mạng phức tạp.
Yếu tố quan trọng quyết định việc định tuyến
Các chỉ số và chi phí định tuyến đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định đường dẫn tốt nhất tới điểm đích trong mạng. Những chỉ số này được sử dụng bởi các giao thức định tuyến để xác định đường ngắn nhất, và chúng được gọi là các chỉ số định tuyến.
Các chỉ số là các biến có thể đo lường trong mạng, giúp quyết định lựa chọn đường đi phù hợp nhất tới điểm đích. Một số giao thức sử dụng chỉ số tĩnh, tức là giá trị của chúng không thay đổi. Ngược lại, một số giao thức định tuyến khác sử dụng chỉ số động, cho phép người quản trị hệ thống gán giá trị cho chúng.
Dưới đây là một số chỉ số định tuyến phổ biến:
- Số bước nhảy (Hop Count): Chỉ số số bước nhảy chỉ ra số lần chuyển tiếp một gói dữ liệu phải trải qua qua các thiết bị liên kết như router để đi từ nguồn tới điểm đích. Nếu một giao thức định tuyến coi số bước nhảy là chỉ số chính, đường đi ít bước nhảy nhất sẽ được coi là tối ưu.
- Độ trễ (Delay): Độ trễ là thời gian mà một router mất để xử lý, đưa vào hàng đợi và truyền một gói tin đến một giao diện. Các giao thức định tuyến sử dụng chỉ số này để đo thời gian trễ trên tất cả các liên kết trong đường đi từ đầu đến cuối. Đường đi có giá trị độ trễ thấp nhất sẽ được coi là tốt nhất.
- Băng thông (Bandwidth): Băng thông thể hiện khả năng của một liên kết mạng và được đo bằng đơn vị bit mỗi giây. Các liên kết có tốc độ truyền dẫn cao hơn, như kết nối gigabit, thường được ưu tiên hơn so với các liên kết có khả năng thấp như 56 kb. Các giao thức định tuyến xác định khả năng băng thông của tất cả các liên kết trong đường đi, và đường đi có tổng băng thông cao hơn sẽ được chọn là tuyến đường tốt nhất.
- Tải (Load): Tải chỉ đến mức độ hoạt động của một tài nguyên mạng, chẳng hạn như router hoặc liên kết mạng. Tải có thể tính bằng nhiều cách khác nhau, như sử dụng sử dụng tài nguyên CPU hoặc số gói tin xử lý mỗi giây. Khi lưu lượng mạng tăng, giá trị tải cũng tăng. Giá trị tải thay đổi tương ứng với sự biến đổi trong lưu lượng mạng.
- Độ tin cậy (Reliability): Độ tin cậy là một chỉ số có thể gồm một giá trị cố định, phụ thuộc vào các liên kết mạng và được đo động. Một số liên kết mạng gặp nhiều sự cố hơn so với các liên kết khác. Sau khi có sự cố mạng, một số liên kết mạng có thể được sửa chữa dễ dàng hơn. Giá trị độ tin cậy có thể được xem xét để gán các đánh giá về độ tin cậy, thường là các giá trị số do người quản trị hệ thống gán.
Các chỉ số và chi phí định tuyến cho phép các giao thức định tuyến đưa ra quyết định thông thái về đường đi tốt nhất cho các gói tin dữ liệu đến điểm đích trong mạng. Các chỉ số này cung cấp cơ sở định lượng để đánh giá các đường đi khác nhau, xem xét các yếu tố như số bước nhảy, độ trễ, băng thông, tải và độ tin cậy. Chỉ số và giá trị tương ứng ảnh hưởng đến quyết định đường đi tối ưu, góp phần vào việc truyền tải dữ liệu hiệu quả trong mạng.
Các loại định tuyến
Định tuyến (routing) có thể chia thành 3 loại: định tuyến tĩnh, định tuyến mặc định, định tuyến động.
Định tuyến tĩnh
Định tuyến tĩnh là một phương pháp định tuyến các đường dẫn được thiết lập và cấu hình thủ công bởi người quản trị mạng. Điều này có nghĩa là các tuyến đường không thay đổi mà được xác định trước và không tự động điều chỉnh khi có thay đổi trong mạng.
Định tuyến tĩnh thường được sử dụng cho các mạng nhỏ với ưu điểm về chi phí bộ định tuyến, cấu hình đơn giản. Tuy nhiên, định tuyến tĩnh sẽ sẽ không phù hợp với các mạng lớn hoặc hay mở rộng và thay đổi mạng.
Định tuyến mặc định
Định tuyến mặc định là định tuyến liên quan đến việc xác định một đường đi mặc định cho các gói dữ liệu khi không có tuyến đường cụ thể nào được tìm thấy trong bảng định tuyến của thiết bị định tuyến.
Định tuyến mặc định được sử dụng khi các mạng xử lý một điểm thoát duy nhất. Nó cũng hữu ích khi phần lớn mạng truyền tải phải truyền dữ liệu đến cùng một thiết bị hop.
Khi một tuyến cụ thể được đề cập trong bảng định tuyến, bộ định tuyến sẽ chọn tuyến cụ thể thay vì tuyến mặc định. Tuyến mặc định chỉ được chọn khi một tuyến cụ thể không được đề cập trong bảng định tuyến.
Định tuyến động
Định tuyến động là một phương pháp quản lý và điều phối đường dẫn trong mạng máy tính bằng cách sử dụng các thuật toán và giao thức tự động.
Trong định tuyến động, các thiết bị mạng như router có khả năng tự động cập nhật và thay đổi bảng định tuyến của mình để điều chỉnh các tuyến đường dựa trên sự thay đổi trong mạng.
Định tuyến động thường được sử dụng trong các mạng lớn hoặc hay thay đổi, mở rộng. Các giao thức động được sử dụng để khám phá các tuyến đường mới để đến đích.
Trong Định tuyến động, RIP và OSPF là các giao thức được sử dụng để khám phá các tuyến mới. Nếu bất kỳ tuyến đường nào bị hỏng thì việc điều chỉnh tự động sẽ được thực hiện để đến đích.
Lưu ý rằng, tất cả các bộ định tuyến phải có cùng một giao thức định tuyến động để trao đổi các tuyến đường. Nếu bộ định tuyến phát hiện bất kỳ thay đổi nào về điều kiện hoặc cấu trúc liên kết thì bộ định tuyến sẽ phát thông tin này đến tất cả các bộ định tuyến khác.
Kết luận:
Có thể thấy rằng, định tuyến không chỉ là một khái niệm kỹ thuật, mà còn là bản chất của việc kết nối và truyền tải thông tin trong thế giới kỹ thuật số ngày nay. Việc hiểu rõ về cách các tín hiệu dữ liệu được hướng dẫn qua mạng và qua các thiết bị định tuyến không chỉ giúp mạng hoạt động hiệu quả mà còn giúp chúng ta hiểu sâu hơn về cách thức mạng máy tính hoạt động.
Mong rằng qua bài viết này, bạn đã có cái nhìn chi tiết nhất để giải thích cho khái niệm ” Định tuyến là gì ” và hiểu được cách hoạt động, phân loại và tầm quan trọng của định tuyến trong hệ thống mạng.
Nếu còn vấn đề thắc mắc thêm, hãy liên hệ với mình qua số Zalo hiển thị trên web hoặc để lại câu hỏi tại phần bình luận để mình trả lời và giải đáp bạn nhanh nhất!
Xem thêm các bài viết hay khác:
Mô hình OSI là gì? Giải đáp chi tiết và dễ hiểu nhất cho người mới