Định tuyến là quá trình xác định đường đi cho các gói dữ liệu từ thiết bị của bạn tới máy chủ đích qua mạng Internet. Tuyến đi càng dài, nhiều chặng hoặc gặp điểm nghẽn thì độ trễ càng dễ tăng, vì vậy cùng một đường truyền nhưng truy cập máy chủ trong nước và quốc tế có thể cho trải nghiệm khác nhau. Bài viết Mạng Internet sẽ giúp bạn hiểu cách định tuyến hoạt động và cách kiểm tra đường đi của dữ liệu trong mạng nhà.
Định tuyến là gì trong mạng máy tính?
Định tuyến là quá trình chọn ra đường đi cho dữ liệu di chuyển từ điểm xuất phát tới điểm đích trong một hoặc nhiều mạng nối với nhau. Một mạng máy tính gồm rất nhiều thiết bị được gọi là nút, và các liên kết nối những nút đó lại. Giữa hai nút bất kỳ thường tồn tại nhiều đường đi khác nhau, và nhiệm vụ của định tuyến là quyết định dùng đường nào.
Hình dung đơn giản: bạn đi từ nhà tới chỗ làm và có ba lộ trình khả dĩ. Lộ trình ngắn nhất về khoảng cách chưa chắc nhanh nhất nếu đang tắc đường. Bạn cân nhắc quãng đường, mật độ xe, đèn đỏ rồi mới chọn. Thiết bị mạng cũng làm đúng như vậy với gói tin, chỉ khác là quyết định được đưa ra trong vài phần nghìn giây và lặp lại hàng tỷ lần mỗi ngày.
Điểm quan trọng mà nhiều người bỏ qua: định tuyến không phải một hành động đơn lẻ xảy ra ở đầu hành trình. Nó diễn ra lặp đi lặp lại tại từng chặng. Mỗi thiết bị trên đường đi chỉ biết bước kế tiếp cần chuyển gói tin tới đâu, chứ không nắm toàn bộ lộ trình. Đây chính là cách Internet giữ được sự linh hoạt: khi một tuyến gặp sự cố, các thiết bị còn lại tự tính lại đường mới mà không cần ai can thiệp thủ công.
Bộ định tuyến là gì?
Bộ định tuyến là thiết bị mạng có nhiệm vụ kết nối các thiết bị hoặc các mạng khác nhau, đồng thời chuyển dữ liệu từ nguồn đến đúng mạng đích. Trong quá trình này, router không chỉ chuyển tiếp gói tin mà còn phải xác định tuyến đường phù hợp dựa trên thông tin có trong bảng định tuyến.
Xác định đường đi cho dữ liệu
Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của router là xác định gói dữ liệu nên đi theo hướng nào để tới đích. Thiết bị sẽ dựa vào bảng định tuyến và các thông tin liên quan đến từng tuyến để lựa chọn chặng tiếp theo phù hợp.
Trong các hệ thống sử dụng định tuyến động, việc lựa chọn tuyến có thể dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, chẳng hạn số bước nhảy, chi phí của tuyến hoặc trạng thái liên kết. Mục tiêu là giúp dữ liệu tiếp tục di chuyển đúng hướng thay vì được gửi ngẫu nhiên qua mạng.
Chuyển tiếp gói dữ liệu
Sau khi xác định được tuyến phù hợp, router sẽ chuyển gói tin qua cổng mạng tương ứng đến thiết bị tiếp theo. Thiết bị đó có thể là một router khác hoặc chính thiết bị nằm trong mạng đích.
Quá trình này được lặp lại tại từng chặng cho đến khi gói dữ liệu tới nơi cần đến. Vì vậy, một gói tin khi đi từ máy tính của bạn đến một website trên Internet có thể được nhiều router khác nhau xử lý và chuyển tiếp.
Hỗ trợ phân phối lưu lượng và dự phòng
Trong những hệ thống có nhiều đường kết nối, router có thể sử dụng nhiều tuyến để phân phối lưu lượng hoặc duy trì khả năng kết nối khi một tuyến gặp sự cố. Cách triển khai cụ thể phụ thuộc vào giao thức, cấu hình mạng và khả năng của thiết bị.
Điểm cần lưu ý là router không phải lúc nào cũng gửi bản sao của cùng một gói tin trên nhiều đường khác nhau. Thông thường, thiết bị sẽ lựa chọn một tuyến phù hợp cho từng luồng hoặc từng gói dữ liệu, còn cơ chế cân bằng tải và dự phòng sẽ được cấu hình tùy theo hệ thống.
Định tuyến hoạt động như thế nào?
Sau khi hiểu định tuyến là gì, bạn có thể hình dung cơ chế này như quá trình chọn chặng tiếp theo cho từng gói dữ liệu trên đường đến đích. Dữ liệu truyền qua mạng không di chuyển nguyên khối mà được chia thành nhiều gói nhỏ. Mỗi gói mang theo thông tin cần thiết, trong đó có địa chỉ IP đích để các thiết bị mạng biết gói tin cần được chuyển về đâu.
Khi nhận được một gói tin, router đọc địa chỉ IP đích rồi đối chiếu với bảng định tuyến. Nếu tìm thấy tuyến phù hợp, router chuyển gói qua cổng tương ứng đến thiết bị hoặc router tiếp theo. Quá trình này có thể lặp lại qua nhiều chặng cho đến khi dữ liệu tới đúng mạng đích.
Có thể hình dung giống như một chuyến đi qua nhiều trạm trung chuyển. Mỗi trạm không cần biết toàn bộ hành trình từ điểm xuất phát đến điểm cuối, mà chủ yếu cần xác định chặng tiếp theo phù hợp để đưa hành khách tiến gần hơn tới nơi cần đến.
Các loại định tuyến phổ biến
Khi tìm hiểu định tuyến là gì, bạn sẽ gặp ba hình thức chính. Chúng khác nhau ở chỗ ai là người tạo ra các tuyến đường trong bảng định tuyến.
| Tiêu chí | Định tuyến tĩnh | Định tuyến động | Định tuyến mặc định |
| Cách tạo tuyến | Người quản trị khai báo thủ công từng đường | Thiết bị tự trao đổi thông tin và tính toán | Một tuyến duy nhất hứng mọi đích chưa biết |
| Khả năng tự phục hồi | Không có, phải sửa tay khi đứt tuyến | Tự tìm đường thay thế trong vài giây | Phụ thuộc vào tuyến đi ra duy nhất |
| Tài nguyên tiêu tốn | Rất thấp, không tốn băng thông trao đổi | Cao hơn, tốn CPU và băng thông cập nhật | Gần như bằng không |
| Khả năng mở rộng | Kém, chỉ hợp mạng nhỏ và ít thay đổi | Tốt, càng mạng lớn càng phát huy | Chỉ là bổ trợ, không dùng độc lập cho mạng lớn |
| Phù hợp với | Văn phòng nhỏ, tuyến dự phòng, mạng cần kiểm soát chặt | Doanh nghiệp nhiều chi nhánh, hạ tầng nhà mạng | Mạng gia đình, modem Wifi kết nối ra Internet |
Trong thực tế, mạng gia đình của bạn dùng định tuyến mặc định là chủ yếu. Modem chỉ cần biết một điều duy nhất: mọi thứ không thuộc mạng nhà thì đẩy hết lên nhà mạng. Nhờ vậy thiết bị dân dụng không cần cấu hình phức tạp mà vẫn chạy ổn định.
Các giao thức định tuyến bạn nên biết tên
Giao thức định tuyến là bộ quy tắc để các thiết bị nói chuyện với nhau và cùng dựng nên bảng định tuyến. Bạn không cần thuộc lòng cấu hình, nhưng biết tên và vai trò sẽ giúp hiểu tin tức về sự cố Internet dễ hơn nhiều.
| Giao thức | Nguyên tắc chọn đường | Dùng ở đâu |
| RIP | Đếm số chặng đi qua | Mạng nhỏ, ngày nay chủ yếu gặp trong giáo trình |
| OSPF | Tính đường ngắn nhất theo chi phí liên kết | Bên trong mạng doanh nghiệp lớn và nhà mạng |
| EIGRP | Kết hợp băng thông và độ trễ | Hệ thống dùng thiết bị Cisco |
| BGP | Dựa trên chính sách và thỏa thuận giữa các nhà mạng | Giữa các hệ thống tự trị, chính là xương sống Internet |
Trong bốn cái tên trên, BGP đáng chú ý nhất với người dùng cuối. Nó không chọn đường ngắn nhất về mặt kỹ thuật mà chọn theo thỏa thuận thương mại và chính sách giữa các nhà mạng. Điều này giải thích vì sao dữ liệu từ Việt Nam sang một máy chủ ở Singapore đôi khi lại vòng qua Hong Kong hoặc Nhật Bản.
Định tuyến có những loại nào?
Dựa trên cách router xây dựng và cập nhật bảng định tuyến, có thể chia thành hai loại chính là định tuyến tĩnh và định tuyến động. Điểm khác biệt quan trọng nằm ở việc tuyến đường được cấu hình thủ công hay được router tự động học và điều chỉnh theo tình trạng mạng.
Định tuyến tĩnh
Định tuyến tĩnh là phương pháp trong đó quản trị viên thiết lập đường đi cho dữ liệu theo cách thủ công. Các tuyến này được lưu trong bảng định tuyến và thường giữ nguyên cho đến khi có người thay đổi cấu hình.
Cách làm này phù hợp với những mạng có quy mô nhỏ, cấu trúc đơn giản và ít thay đổi. Do đường đi đã được xác định trước, quản trị viên có thể chủ động kiểm soát gói tin sẽ được chuyển qua đâu mà không cần router liên tục trao đổi thông tin định tuyến với các thiết bị khác.
Hạn chế của định tuyến tĩnh nằm ở khả năng thích ứng. Khi cấu trúc mạng thay đổi hoặc một liên kết gặp sự cố, tuyến đã cấu hình không tự động điều chỉnh. Quản trị viên cần can thiệp hoặc chuẩn bị sẵn tuyến dự phòng. Vì vậy, khi mạng càng lớn và phức tạp, việc duy trì nhiều tuyến tĩnh càng trở nên khó khăn.
Định tuyến động
Định tuyến động cho phép các router trao đổi thông tin để tự xây dựng và cập nhật bảng định tuyến trong quá trình hoạt động. Thay vì phải thiết lập từng tuyến bằng tay, router sử dụng giao thức định tuyến để xác định đường đi dựa trên thông tin về mạng.
Ưu điểm của phương pháp này là khả năng thích ứng khi điều kiện mạng thay đổi. Khi xuất hiện tuyến mới hoặc một đường kết nối gặp sự cố, router có thể cập nhật thông tin và lựa chọn tuyến khác theo cơ chế của giao thức đang sử dụng.
Đổi lại, định tuyến động phức tạp hơn và cần tài nguyên để trao đổi, xử lý thông tin định tuyến. Đây cũng là lý do phương pháp này thường phù hợp hơn với mạng có quy mô lớn hoặc cấu trúc thường xuyên thay đổi.
Thuật toán định tuyến hoạt động ra sao?
Thuật toán định tuyến cung cấp cơ chế để router đánh giá những tuyến đường có thể sử dụng và lựa chọn phương án chuyển tiếp phù hợp. Tùy giao thức, router có thể xem xét những thông tin khác nhau và tính toán chi phí của từng tuyến trước khi cập nhật bảng định tuyến.
Hai cách tiếp cận thường được nhắc đến khi giải thích nguyên lý này là Distance Vector và Link State.
Định tuyến theo vector khoảng cách
Với Distance Vector, các router trao đổi với nhau thông tin về những tuyến đường mà chúng biết. Một router nhận thông tin từ các router lân cận, đánh giá đường đi đến từng mạng đích rồi cập nhật bảng định tuyến của mình.
Có thể hình dung mỗi router không cần biết toàn bộ bản đồ mạng mà chủ yếu dựa vào thông tin được chia sẻ từ những thiết bị xung quanh. Qua quá trình cập nhật, các router dần có thông tin để xác định tuyến đến những mạng đích khác nhau.
Định tuyến theo trạng thái liên kết
Với Link State, router thu thập thông tin về trạng thái các liên kết để xây dựng cái nhìn đầy đủ hơn về cấu trúc mạng. Từ dữ liệu đó, thiết bị có thể tính toán đường đi đến từng mạng đích.
Khác với Distance Vector, router không chỉ dựa vào thông tin tuyến được chuyển từ thiết bị lân cận mà có cơ sở để hình dung topology của mạng. OSPF là một ví dụ tiêu biểu cho cách tiếp cận theo trạng thái liên kết.
Định tuyến được ứng dụng như thế nào trong mạng hiện nay?
Định tuyến không chỉ xuất hiện trong những hệ thống mạng doanh nghiệp lớn. Ngay trong mạng gia đình, router cũng phải quyết định cách chuyển dữ liệu giữa các thiết bị nội bộ và những mạng bên ngoài. Khi bạn mở website, xem video hoặc sử dụng một dịch vụ trực tuyến, các gói dữ liệu có thể đi qua nhiều thiết bị định tuyến trước khi tới đích.
Ở quy mô lớn hơn, cơ chế định tuyến còn được sử dụng để kết nối mạng nội bộ, Internet và các tài nguyên trên nền tảng đám mây. Khi doanh nghiệp kết hợp hạ tầng tại chỗ với mạng đám mây, lưu lượng cần được chuyển giữa nhiều môi trường khác nhau thay vì chỉ nằm trong một mạng vật lý cố định.
Định tuyến vì thế là một phần quan trọng giúp các mạng riêng lẻ có thể kết nối thành hệ thống lớn hơn. Dù cách triển khai có thể khác nhau, nguyên tắc cốt lõi vẫn là xác định gói dữ liệu cần được chuyển đến đâu tiếp theo để tiến tới đúng mạng đích.
Định tuyến ảnh hưởng thế nào tới tốc độ và độ trễ?
Định tuyến ảnh hưởng đáng kể đến độ trễ và đường đi thực tế của dữ liệu trên Internet. Nếu gói tin phải đi qua nhiều chặng, tuyến vòng hoặc gặp điểm nghẽn, thời gian phản hồi sẽ tăng dù tốc độ gói cước của bạn vẫn cao.
Đây cũng là lý do truy cập máy chủ trong nước thường có ping thấp hơn máy chủ đặt ở xa. Với các dịch vụ quốc tế, dữ liệu có thể phải đi qua nhiều mạng trung gian và quãng đường truyền dẫn dài hơn, nên độ trễ thường cao hơn.
Khi một tuyến kết nối gặp sự cố, bảo trì hoặc quá tải, lưu lượng có thể được chuyển sang hướng khác. Lúc này, một số website hoặc dịch vụ nước ngoài có thể chậm hơn trong khi mạng nội bộ và các dịch vụ trong nước vẫn hoạt động bình thường.
Câu hỏi thường gặp về định tuyến
Phần dưới đây giải đáp những câu hỏi thường gặp về định tuyến, từ cách hoạt động, vai trò của router đến các tình huống cơ bản khi dữ liệu được chuyển tiếp giữa các mạng.
Định tuyến và bộ định tuyến có phải là một không?
Không. Định tuyến là quá trình, còn bộ định tuyến là thiết bị thực hiện quá trình đó. Một máy tính cài phần mềm phù hợp cũng có thể làm nhiệm vụ định tuyến mà không cần thiết bị chuyên dụng.
Nâng gói cước có giúp giảm ping khi chơi game không?
Chỉ giúp một phần. Nếu đường truyền đang bị nghẽn vì nhiều thiết bị dùng chung, băng thông lớn hơn sẽ làm ping ổn định hơn. Nhưng nếu máy chủ game đặt ở nước ngoài, độ trễ do khoảng cách và số chặng vẫn giữ nguyên.
Vì sao đôi khi mạng vào được Facebook nhưng không vào được web khác?
Thường do phân giải tên miền hoặc do tuyến tới máy chủ cụ thể đó đang gặp sự cố, chứ không phải toàn bộ kết nối hỏng. Bạn thử đổi DNS hoặc chạy tracert tới tên miền đang lỗi để xác định chặng bị nghẽn.
Người dùng gia đình có cần cấu hình định tuyến tĩnh không?
Gần như không cần. Modem Wifi đã tự xử lý bằng tuyến mặc định. Chỉ khi bạn dựng mạng có nhiều lớp thiết bị, chạy máy chủ tại nhà hoặc kết nối VPN cố định thì mới cần tới định tuyến tĩnh.
Wifi 6 có cải thiện định tuyến không?
Wifi 6 cải thiện cách nhiều thiết bị chia sẻ sóng trong nhà, giúp giảm nghẽn ở chặng đầu tiên. Bản thân logic định tuyến ra Internet không thay đổi, nhưng trải nghiệm tổng thể mượt hơn khi nhà bạn có nhiều thiết bị cùng hoạt động.
Hiểu định tuyến là gì giúp bạn nhìn ra vấn đề nằm ở đâu thay vì đoán mò mỗi lần mạng chậm. Phần lớn sự cố có thể khoanh vùng chỉ với vài lệnh kiểm tra đơn giản ngay trên máy tính. Khi đã loại trừ hết yếu tố trong nhà mà tình trạng vẫn còn, bạn hãy liên hệ FPT Telecom để chúng tôi kiểm tra đường truyền cùng bạn.
