Khoảng cách Vector là một nguyên tắc cơ bản của mạng máy tính, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thức định tuyến. Khái niệm này được sử dụng để xác định đường dẫn tốt nhất để các gói dữ liệu đến đích trong mạng bằng cách tính toán 'khoảng cách' hoặc 'chi phí' liên quan đến mỗi đường dẫn có thể.
Nguồn gốc của Vector khoảng cách
Sự ra đời của thuật toán định tuyến vectơ khoảng cách bắt nguồn từ những ngày đầu của ARPANET (Mạng đại lý dự án nghiên cứu nâng cao), tiền thân của internet, vào cuối những năm 1960 và đầu những năm 1970. Lần đầu tiên đề cập đến thuật toán giống vectơ khoảng cách là trong một bài báo năm 1978 của John McQuillan, Ira Richer và Eric Rosen. Thuật toán của họ, được đặt tên là Giao thức thông tin định tuyến (RIP), sử dụng một dạng định tuyến vectơ khoảng cách để điều hướng mạng.
Đi sâu hơn vào vectơ khoảng cách
Trong mạng, các bộ định tuyến phải chia sẻ thông tin để hiểu cách bố trí của mạng và đưa ra quyết định định tuyến. Giao thức Distance Vector là một trong những phương pháp mà các bộ định tuyến chia sẻ thông tin này.
Trong ngữ cảnh định tuyến, 'khoảng cách' đề cập đến chi phí để tiếp cận một nút cụ thể (ví dụ: mạng hoặc bộ định tuyến) và 'vectơ' đề cập đến hướng tới nút đó. Mỗi bộ định tuyến duy trì một bảng định tuyến, bao gồm đường dẫn có chi phí thấp nhất đến mọi bộ định tuyến khác và bước nhảy tiếp theo tới đường dẫn đó.
Giao thức Distance Vector sử dụng một thủ tục đơn giản. Mỗi bộ định tuyến truyền toàn bộ bảng định tuyến của nó tới các bộ định tuyến lân cận. Sau đó, những người hàng xóm này sẽ cập nhật bảng định tuyến của riêng họ dựa trên thông tin nhận được và quá trình này tiếp tục lặp đi lặp lại trên toàn mạng cho đến khi tất cả các bộ định tuyến có thông tin định tuyến nhất quán. Quy trình này còn được gọi là thuật toán Bellman-Ford hoặc thuật toán Ford-Fulkerson.
Hoạt động bên trong của vectơ khoảng cách
Hoạt động của các giao thức Distance Vector được đặc trưng bởi tính đơn giản của nó. Ban đầu, mỗi bộ định tuyến chỉ biết về các hàng xóm trực tiếp của nó. Khi các bộ định tuyến chia sẻ bảng định tuyến của chúng, kiến thức về các nút ở xa hơn sẽ dần dần được truyền bá qua mạng.
Giao thức hoạt động theo chu kỳ. Trong mỗi chu kỳ, mỗi bộ định tuyến sẽ gửi toàn bộ bảng định tuyến của nó tới các hàng xóm trực tiếp của nó. Khi nhận được bảng định tuyến từ hàng xóm, bộ định tuyến sẽ cập nhật bảng của chính nó để phản ánh mọi đường dẫn rẻ hơn đến đích mà nó đã học được.
Các bộ định tuyến sử dụng giao thức vectơ khoảng cách phải xử lý một số vấn đề nhất định, chẳng hạn như vòng lặp định tuyến và các vấn đề đếm đến vô cùng, được giảm thiểu bằng cách sử dụng các kỹ thuật như phân chia đường chân trời, đầu độc tuyến đường và bộ hẹn giờ giữ.
Các tính năng chính của Vector khoảng cách
Giao thức Distance Vector có một số tính năng chính:
- Tính đơn giản: Chúng tương đối dễ hiểu và dễ thực hiện.
- Tự khởi động: Mạng có thể tự động phục hồi sau các lỗi.
- Cập nhật định kỳ: Thông tin được chia sẻ định kỳ, duy trì kiến thức mạng cập nhật.
- Chế độ xem hạn chế: Mỗi bộ định tuyến có chế độ xem mạng hạn chế, đây có thể là một nhược điểm đối với các mạng lớn hơn.
Các loại giao thức vectơ khoảng cách
Dưới đây là một số loại giao thức Distance Vector phổ biến nhất:
-
Giao thức thông tin định tuyến (RIP): Đây là giao thức Distance Vector cơ bản và truyền thống nhất. RIP dễ cấu hình và hoạt động tốt nhất trong các mạng nhỏ, phẳng hoặc ở rìa của các mạng lớn hơn. Tuy nhiên, nó ít phù hợp hơn với mạng lớn hơn vì số bước nhảy tối đa là 15.
-
Giao thức định tuyến cổng nội bộ (IGRP): Được phát triển bởi Cisco, IGRP là giao thức độc quyền cải thiện RIP bằng cách hỗ trợ các mạng lớn hơn và sử dụng số liệu phức tạp hơn.
-
Giao thức định tuyến cổng nội bộ nâng cao (EIGRP): Đây là giao thức độc quyền của Cisco kết hợp các tính năng từ cả giao thức vectơ khoảng cách và trạng thái liên kết, mang lại khả năng mở rộng vượt trội và thời gian hội tụ mạng.
| Giao thức | Số bước nhảy tối đa | Người bán | Hệ mét |
|---|---|---|---|
| XÉ | 15 | Tiêu chuẩn | Số bước nhảy |
| IGRP | 100 | Cisco | Băng thông, độ trễ |
| EIGRP | 100 | Cisco | Băng thông, độ trễ, độ tin cậy, tải |
Cách sử dụng, vấn đề và giải pháp trong vectơ khoảng cách
Giao thức Distance Vector được sử dụng trong nhiều tình huống mạng khác nhau, chủ yếu trong các thiết lập mạng nhỏ hơn, ít phức tạp hơn do tính đơn giản và dễ cài đặt của chúng.
Tuy nhiên, các giao thức này có thể gặp phải một số vấn đề:
-
Vòng định tuyến: Trong một số điều kiện nhất định, thông tin định tuyến không nhất quán có thể dẫn đến đường dẫn lặp cho các gói. Các giải pháp như Split Horizon và Route Poisoning được sử dụng để giảm thiểu vấn đề này.
-
Đếm đến vô cùng: Sự cố này xảy ra khi liên kết mạng không thành công và mạng mất quá nhiều thời gian để hội tụ trên một nhóm đường dẫn mới. Bộ hẹn giờ giữ là một kỹ thuật được sử dụng để giải quyết vấn đề này.
-
Hội tụ chậm: Trong các mạng lớn, giao thức Distance Vector có thể phản ứng chậm với những thay đổi của mạng. Điều này có thể được giảm thiểu bằng cách sử dụng các giao thức hiện đại hơn như EIGRP, giao thức này phản ứng nhanh hơn với những thay đổi của mạng.
So sánh với các điều khoản tương tự
Các giao thức Distance Vector thường được so sánh với các giao thức Link-State. Sự khác biệt chính giữa chúng được liệt kê dưới đây:
| Tiêu chuẩn | Véc tơ khoảng cách | Liên kết nhà nước |
|---|---|---|
| Độ phức tạp | Đơn giản để thực hiện | Phức tạp hơn để thực hiện |
| Khả năng mở rộng | Tốt hơn cho các mạng nhỏ hơn | Tốt hơn cho các mạng lớn hơn |
| Kiến thức mạng | Chỉ biết về hàng xóm | Cái nhìn toàn diện về cấu trúc liên kết mạng |
| Thời gian hội tụ | Chậm (cập nhật định kỳ) | Nhanh chóng (cập nhật ngay lập tức) |
| Sử dụng tài nguyên | Sử dụng ít CPU và bộ nhớ hơn | Sử dụng CPU và bộ nhớ nhiều hơn |
Triển vọng tương lai
Trong khi các giao thức vectơ khoảng cách truyền thống như RIP và IGRP đang trở nên ít phổ biến hơn trong các mạng hiện đại thì các nguyên tắc cơ bản của các giao thức này vẫn được áp dụng rộng rãi. Ví dụ: các giao thức như BGP (Giao thức cổng biên), được sử dụng để định tuyến giữa các hệ thống tự trị trên internet, sử dụng giao thức vectơ đường dẫn—một biến thể của vectơ khoảng cách.
Những tiến bộ trong công nghệ mạng, chẳng hạn như Mạng được xác định bằng phần mềm (SDN), cũng có thể ảnh hưởng đến cách sử dụng các nguyên tắc vectơ khoảng cách trong tương lai.
Máy chủ proxy và Vector khoảng cách
Máy chủ proxy đóng vai trò trung gian cho các yêu cầu từ khách hàng đang tìm kiếm tài nguyên từ các máy chủ khác. Mặc dù chúng thường không sử dụng các giao thức vectơ khoảng cách cho các quyết định định tuyến, nhưng việc hiểu các giao thức này sẽ cung cấp sự hiểu biết cơ bản về cách dữ liệu truyền qua mạng, bao gồm cả các giao thức liên quan đến máy chủ proxy.
Bằng cách hiểu các nguyên tắc mạng cơ bản, các nhà cung cấp như OneProxy có thể tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của dịch vụ của họ tốt hơn. Ví dụ: khái niệm chọn đường dẫn hiệu quả nhất là rất quan trọng trong bối cảnh máy chủ proxy, vì nó có thể hỗ trợ giảm thiểu độ trễ và tối đa hóa thông lượng.
Liên kết liên quan
Để biết thêm thông tin chi tiết về vectơ khoảng cách, hãy tham khảo các tài nguyên sau:
