Routing

Định tuyến là quá trình xác định đường đi tốt nhất cho các gói dữ liệu đi theo để đến đích dự định của chúng trên các mạng khác nhau. Định tuyến xảy ra trong các thiết bị hoạt động ở Lớp 3 của mô hình OSI. Các thiết bị này bao gồm bộ định tuyến, bộ chuyển mạch Lớp 3, tường lửa và điểm truy cập không dây, v.v.

Router

Router (thiết bị định tuyến hoặc bộ định tuyến) là thiết bị mạng dùng để chuyển các gói dữ liệu đến các thiết bị đầu cuối. Nói một cách dễ hiểu, Router là một thiết bị để chia sẻ Internet tới nhiều các thiết bị khác trong cùng lớp mạng. Nó hoạt động ở Layer 3 – Network Layer của mô hình OSI.

Các thành phần chính của Router:

• Các cổng kết nối: Ethernet/GigabitEthernet, WAN (RJ45, SFP), Serial (CCNA), Console / AUX.
• CPU: Xử lý định tuyến, giao thức (RIP, OSPF, BGP), xử lý gói tin.
• RAM/DRAM: bảng định tuyến, running-config, ARP.
• NVRAM: lưu cấu hình.
• ROM: chứa bootstrap để khởi động.
• Flash: lưu hệ điều hành (IOS).

Router hoạt động như thế nào?

1. Nhận gói tin (Ingress)

• Gói tin từ máy tính hoặc thiết bị khác đến router qua một cổng (interface).
• Router kiểm tra Frame L2 (MAC address).
• Bóc lớp MAC để lấy IP packet (L3).
• Xác định xem gói tin dành cho router hay cần chuyển tiếp.

2. Xác định IP đích

• Router xem IP đích trong gói tin.
• IP này quyết định gói tin phải đi đến mạng nào tiếp theo.
• Ví dụ: gói tin có IP đích 192.168.2.10 → router sẽ tìm mạng 192.168.2.0/24.

3. Tra cứu Routing Table

• Router chọn longest prefix match → tìm mạng phù hợp nhất với IP đích.
• Nếu không có mạng phù hợp → dùng default route hoặc drop gói tin và gửi ICMP báo lỗi.

4. Chuyển tiếp gói tin (Egress)

• Giữ nguyên IP nguồn – IP đích.
• Thay đổi MAC nguồn – MAC đích cho hop tiếp theo.
• Gửi gói tin ra đúng interface / cổng.

Static vs Dynamic Routing (RIP, OSPF, BGP)

Static Routing: Là quá trình định tuyến mà các tuyến đường được thiết lập thủ công trong bảng định tuyến của router. Các tuyến đường này không thay đổi trừ khi quản trị viên thay đổi thủ công. Đây là phương pháp đơn giản nhưng thiếu khả năng mở rộng.

Dynamic Routing: Là quá trình định tuyến tự động, nơi các router sử dụng giao thức định tuyến (như RIP, OSPF, BGP) để tự động cập nhật bảng định tuyến dựa trên thông tin từ các router khác trong mạng.

• RIP (Routing Information Protocol): Một giao thức định tuyến động sử dụng thuật toán Distance Vector. RIP có phạm vi hạn chế với 15 host và không phù hợp cho các mạng lớn.
• OSPF (Open Shortest Path First): Là một giao thức Link-State sử dụng thuật toán Dijkstra (Shortest Path First - SPF) - chọn đường đi ngắn nhất dựa trên cost phù hợp cho mạng vừa và lớn.
• BGP (Border Gateway Protocol): Là giao thức định tuyến giữa các ISP, giữa các tổ chức lớn, sử dụng chủ yếu trong Internet, phù hợp cho mạng lớn.

Switch

Switch được sử dụng để kết nối các thiết bị trong cùng một mạng LAN. Nó hoạt động như cầu nối (bridge) giữa các thiết bị trong LAN và router. Cách hoạt động của switch

• Switch hoạt động ở Layer 2 – Data Link Layer của mô hình OSI.
• Sử dụng MAC Address để chuyển tiếp frame (khung dữ liệu) trong mạng LAN.
• Bảng địa chỉ MAC (MAC address table) giúp ánh xạ địa chỉ MAC đến các cổng của switch.

Bảng so sánh Router và Switch