Routing Table là gì? Bảng định tuyến trong máy tính

Routing Table là một thành phần quan trọng trong cấu trúc mạng máy tính, giúp quyết định cách thức chuyển tiếp dữ liệu từ nguồn đến đích qua các tuyến đường khác nhau trong một mạng. Đây là nơi chứa thông tin về các địa chỉ mạng và các phương án định tuyến mà các gói tin sẽ đi qua để đến được nơi cần đến. Hãy cùng Việt Tuấn tìm hiểu chi tiết hơn Routing Table là gì, cấu trúc, vai trò và cách hoạt động của bảng định tuyến trong máy tính và mạng.

Routing Table là gì? 

Trước khi tìm hiểu Routing Table là gì thì bạn hãy tìm hiểu Router là gì? Router - bộ định tuyến là thiết bị mạng chịu trách nhiệm chuyển tiếp các gói dữ liệu giữa các mạng khác nhau. Khi một gói dữ liệu đến, router sẽ kiểm tra địa chỉ IP đích của gói và sử dụng bảng định tuyến để quyết định giao diện nào sẽ được sử dụng để gửi gói đó. Mỗi router có bảng định tuyến riêng, được lưu trữ trong bộ nhớ RAM của thiết bị và được thiết lập dựa trên các kết nối mạng mà router quản lý.

Routing Table là bảng định tuyến - một tập hợp các quy tắc, thường được hiển thị dưới dạng bảng, dùng để xác định nơi các gói dữ liệu sẽ được gửi trong mạng sử dụng giao thức Internet (IP). Tất cả các thiết bị hỗ trợ IP như router và switch đều sử dụng bảng định tuyến. Routing Table liệt kê tất cả các mạng mà thiết bị biết cách tiếp cận, giúp điều hướng dữ liệu đến đúng địa chỉ đích.

Dưới đây là một Routing Table:

Cấu tạo bảng định tuyến

Routing Table bao gồm các mục: 

• Destination (Đích đến): Đây là địa chỉ IP của điểm đến cuối cùng mà gói dữ liệu cần tới.
• Subnet Mask (Mặt nạ mạng con): Là một địa chỉ mạng 32-bit dùng để xác định xem một máy chủ thuộc mạng cục bộ hay mạng từ xa. Để tăng hiệu quả định tuyến và giảm kích thước miền quảng bá, quản trị viên có thể áp dụng mặt nạ mạng con tùy chỉnh thông qua quá trình subnetting, chia mạng lớn thành các mạng nhỏ hơn được kết nối với nhau.
• Gateway (Cổng kết nối): Là bước tiếp theo hoặc địa chỉ IP của thiết bị lân cận mà gói dữ liệu sẽ được chuyển tiếp tới.
• Interface (Giao diện): Đây là cổng giao tiếp mạng của router. Router thường sử dụng các giao diện Ethernet (như eth0, eth1) để kết nối với các thiết bị trong cùng mạng hoặc giao diện serial để kết nối với mạng diện rộng (WAN). Bảng định tuyến liệt kê giao diện đầu vào hoặc giao diện ra mà thiết bị sẽ sử dụng để chuyển gói dữ liệu đến bước tiếp theo.
• Metric (Chỉ số ưu tiên): Là giá trị được gán cho mỗi tuyến đường đến một mạng cụ thể, giúp router chọn tuyến đường hiệu quả nhất. Trong một số trường hợp, chỉ số metric là số lượng router mà gói dữ liệu phải đi qua trước khi đến đích. Nếu có nhiều tuyến đường đến cùng một đích, tuyến đường có chỉ số thấp nhất sẽ được ưu tiên.
• Routes (Các tuyến đường): Bao gồm các mạng con được kết nối trực tiếp, các mạng con gián tiếp (không được kết nối trực tiếp với thiết bị nhưng có thể truy cập qua một hoặc nhiều bước trung gian) và các tuyến mặc định được sử dụng khi không có thông tin cụ thể về đường đi.

Nguyên lý hoạt động của Routing Table

Mục tiêu của bảng định tuyến là giúp các bộ định tuyến xác định các tuyến đường hiệu quả nhất cho các gói dữ liệu. Khi gửi gói dữ liệu đến thiết bị chủ hoặc mạng khác, bộ định tuyến sẽ tham khảo bảng định tuyến để nhận được địa chỉ IP và đường dẫn tốt nhất. 

Bảng định tuyến hướng các gói đến bộ định tuyến lân cận thích hợp hoặc bước nhảy tiếp theo, cuối cùng đưa gói đến đích dự kiến. Toàn bộ quá trình có thể diễn ra cực kỳ nhanh chóng. Bộ định tuyến có thể tra cứu bảng định tuyến hơn một triệu lần mỗi giây. 

Các giao thức định tuyến mạng giúp cập nhật bảng định tuyến và xác định các gói dữ liệu sẽ đi đâu. Hai loại giao thức định tuyến tồn tại để duy trì các bảng định tuyến:

• Giao thức định tuyến tĩnh: Sử dụng các tuyến đường mà quản trị viên mạng nhập theo cách thủ công, cung cấp cho bộ định tuyến thông tin về cách tiếp cận các ID mạng khác nhau trong mạng rộng hơn. Giao thức này hoạt động tốt nhất với các tuyến được cấu hình sẵn trên cùng một mạng con nhưng sẽ bị gián đoạn khi giao tiếp mở rộng ra ngoài mạng con. Vì các bộ định tuyến không chia sẻ các tuyến tĩnh nên định tuyến tĩnh có thể tiết kiệm chi phí và băng thông.  

• Giao thức định tuyến động: Các giao thức định tuyến động như RIP, OSPF tự động tạo và duy trì bảng định tuyến, hoạt động tự động để liên lạc bằng giao thức định tuyến thay vì quản trị viên mạng. Đồng thời cho phép các giao thức định tuyến động tự động thay đổi tuyến khi có sẵn các tuyến tốt hơn. Vì vậy, định tuyến động phù hợp hơn với các tổ chức lớn hơn vì định tuyến tự động loại bỏ sự tương tác thủ công của con người.

Tìm hiểu thêm: Protocol là gì? Kiến thức, các loại giao thức mạng Protocol

Phân loại router trong bảng định tuyến

Trong bảng định tuyến, router được chia thành hai loại chính:

Level 1 Route

Level 1 Route là các tuyến đường có subnet mask bằng hoặc nhỏ hơn classful mask (mặt nạ phân lớp) của địa chỉ mạng. Level 1 Route bao gồm hai loại nhỏ:

• Level 1 Ultimate Route: Là tuyến đường có chứa địa chỉ IP của next-hop (điểm tiếp theo mà gói tin sẽ được chuyển đến) và/hoặc giao diện đầu ra mà router sẽ sử dụng để chuyển tiếp gói dữ liệu.
• Level 1 Parent Route: Là tuyến mạng chính, không chứa địa chỉ IP của next-hop hay giao diện đầu ra. Đây là một mục trong bảng định tuyến, chỉ ra rằng có các tuyến nhỏ hơn (child route) thuộc mạng này. Level 1 Parent Route sẽ được tạo tự động khi một subnet (mạng con) thuộc mạng lớn hơn được thêm vào bảng định tuyến.

Ví dụ:
Mạng 172.16.0.0/16 là một Level 1 Route. Nếu mạng này không có next-hop hoặc giao diện đầu ra cụ thể, sẽ trở thành Level 1 Parent Route.

Level 2 Route

Level 2 Route là các tuyến đường đến các subnet thuộc về một mạng lớn.

Ví dụ:
Mạng lớn 172.16.0.0/16 được chia thành các mạng con nhỏ hơn như 172.16.4.0/24, 172.16.1.0/24, 172.16.3.0/24. Trong trường hợp này:

• Mạng lớn 172.16.0.0/16 là Level 1 Parent Route.
• Các mạng nhỏ hơn như 172.16.4.0/24 là Level 2 Route.

Lợi ích của Routing Table

• Định tuyến dữ liệu hiệu quả: Với thông tin chi tiết về các mạng đích và lộ trình, Routing Table giúp bộ định tuyến lựa chọn con đường nhanh nhất và ít tốn kém nhất để chuyển dữ liệu, đảm bảo hiệu suất tối ưu trong việc truyền tải.
• Khả năng mở rộng: Routing Table hỗ trợ quản lý các mạng lớn và phức tạp bằng cách lưu trữ và xử lý thông tin từ nhiều đường dẫn. Với sự hỗ trợ từ các giao thức định tuyến động như OSPF hoặc BGP, Routing Table có thể tự động điều chỉnh để phù hợp với các thay đổi, giúp mạng mở rộng mà không làm giảm hiệu suất hoặc gây gián đoạn.
• Tính linh hoạt: Quản trị viên có thể cấu hình thủ công trong các mạng nhỏ hoặc đơn giản hoặc chọn sử dụng các giao thức định tuyến động để tự động cập nhật lộ trình khi có thay đổi trong mạng, giúp hệ thống mạng thích nghi tốt hơn với các tình huống đột xuất như sự cố hoặc thay đổi cấu trúc mạng.
• Tăng cường hiệu quả mạng: Routing Table giúp dữ liệu được chuyển tiếp theo các lộ trình đã tối ưu, tránh được tình trạng vòng lặp hoặc lỗi định tuyến, góp phần giảm thiểu độ trễ và tăng hiệu suất hoạt động của mạng.

Giải đáp một số thắc mắc về Routing Table

1. Khi nào mục nhập bảng định tuyến hết hạn?

Trong định tuyến động, các mục trong Routing Table có thể hết hạn nếu không được làm mới kịp thời. Bộ định tuyến định kỳ nhận các bản cập nhật từ các bộ định tuyến lân cận. Nếu một mục không được cập nhật trong một khoảng thời gian nhất định, sẽ bị coi là không hợp lệ và bị xóa khỏi bảng. 

2. Điều gì xảy ra nếu bảng định tuyến đầy?

Khi bảng định tuyến đầy, bộ định tuyến có thể gặp khó khăn trong việc xử lý các bản cập nhật mới, dẫn đến việc loại bỏ các thông tin định tuyến mới hoặc gây ra tình trạng hiệu suất suy giảm. Mặc dù tình huống này hiếm khi xảy ra, bảng định tuyến vẫn có thể xuất hiện trong các mạng có cấu hình phức tạp hoặc khi bộ định tuyến không đủ tài nguyên. 

3. Kích thước của bảng định tuyến có ảnh hưởng đến hiệu suất không?

Kích thước bảng định tuyến có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ định tuyến. Các bộ định tuyến hiện đại thường được thiết kế để xử lý các bảng định tuyến lớn một cách hiệu quả. Tuy nhiên, nếu bảng định tuyến vượt quá khả năng tài nguyên của bộ định tuyến, bạn có thể gặp tình trạng quyết định định tuyến chậm hơn và gia tăng độ trễ mạng.

Tổng kết

Tóm lại, Routing Table đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc điều phối và quản lý lưu lượng mạng, giúp các gói tin được truyền tải đúng hướng và đạt đích một cách chính xác. Việc hiểu rõ Routing Table là gì, cấu trúc và nguyên lý hoạt động giúp các chuyên gia mạng tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống và giải quyết các vấn đề về mạng một cách hiệu quả. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ mạng, bảng định tuyến ngày càng trở nên phức tạp và đóng vai trò then chốt trong việc duy trì kết nối và sự ổn định của các mạng lớn trên toàn cầu.