Nghiên cứu đánh giá hiệu năng giao thức định tuyến Open Shortest Path First trên nền IPv4 với IPv6

y sự so Hình 4. Hello Packet của OSPFv3 
sánh giữa Hello Packet trên OSPFv2 và 
OSPFv3. Các số liệu cho thấy OSPFv3 có 
định dạng đơn giản hơn. 
 Hình 5. Ping khi sử dụng giao thức OSPFv2 trên IPv4 
 Hình 6. Ping khi sử dụng giao thức OSPFv3 trên IPv6 
 Ở hình 5 là kết quả của việc áp dụng lệnh 
 PING khi sử dụng giao thức OSPFv2 trên 
 IPv4 cho thấy có 5 gói tin được gửi đi nhưng 
 có 2 gói đầu tiên bị request timeout (bị mất 
 trong quá trình truyền). Ngược lại, ở hình 6 
 cho thấy khi PING trên IPv6 thì vẫn nhận 
 được đầy đủ các gói (5/5 gói) không bị mất 
 Hình 3. Hello Packet của OSPFv2 bất kì gói nào. 
Từ Hello Packet bị bắt, tổng chiều dài của Phân tích nói trên cho cả kích thước gói và 
khung mang gói tin Hello trên OSPFv2 là 90 tóm tắt thông báo PING cho thấy việc truyền 
byte. Kích thước của gói tin Hello là kích gói IPv6 nhanh hơn và ổn định hơn so với 
thước của khung trừ đi độ dài của tiêu đề IPv4 
 IPv4. Kết quả này là do tiêu đề IPv6 đơn giản 
và tiêu đề lớp Liên kết dữ liệu là 48 byte. 
Ngược lại, độ dài của khung chứa Hello hơn tiêu đề IPv4, mặc dù kích thước của tiêu 
Packet trên OSPFv3 cũng là 90 byte và kích đề chính IPv6 lớn hơn tiêu đề cơ bản của 
thước của Hello Packet là 40 byte. IPv4. Hơn nữa việc cải tiến giao thức định 
Từ phân tích đã nói ở trên về kích thước gói tuyến trong IPv6, đặc biệt là trong OSPFv3 có 
Hello, OSPFv3 phải nhanh hơn OSPFv2 về độ dài của tiêu đề nhỏ hơn OSPFv2. Tiếp theo 
mặt truyền bá bản tin Hello Message đến các ta sẽ xét đến các trường hợp xem việc thay 
bộ định tuyến lân cận. Để làm rõ điều này, đổi băng thông trên cổng có ảnh hưởng như 
các thử nghiệm đã được thực hiện bằng cách thế nào tới định tuyến trên OSPFv2 và 
gửi một số lệnh PING từ PC3 đến PC4. Lệnh OSPFv3. 
 Email: jst@tnu.edu.vn 91 
 Lê Hoàng Hiệp và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(09): 87 - 95 
3.2.2. Trường hợp 2: Giữ nguyên băng thông 
mặc định trên các cổng Serial của router R1 
Băng thông mặc định trên các cổng Serial của 
router trong sơ đồ là 1544 Kbit như hiển thị 
trong hình 7. 
 Hình 9. Lưu lượng byte/giây của bài mô phỏng 
 trên IPv6 
 Hình 8 và hình 9 mô tả biểu đồ thể hiện lưu 
 lượng byte/giây đi qua đường truyền khi thực 
Hình 7. Băng thông mặc định trên cổng Serial 0/0 hiện lệnh PING trên hai hạ tầng IPv4 và IPv6. 
của router R1 (cổng Serial 0/1 và 1/0 còn lại cũng Trên hình phần được đánh dấu màu đỏ thể 
 tương tự) hiện cho 1 lần thực hiện lệnh PING. 
Với băng thông để mặc định như trên ta có Kết luận trường hợp 2: 
thông tin bảng định tuyến như trong bảng 2: - Từ bảng định tuyến ta thấy, giao thức 
Bảng 2. Thông tin bảng định tuyến trên nền IPv4 OSPFv2 cho IPv4 và OSPFv3 cho IPv6 có 
 với IPv6 thông tin định tuyến đến các mạng đích giống 
 IPv4 IPv6 nhau về metric và cổng ra trên router R1. 
 O 192.168.30.0/24 2001:db8:cafe:a004::/64 
 [110/128] via [110/128] - Khi PING thì trên hạ tầng IPv4 (hình 8) 
 192.168.60.2, Serial via FE80:C002:2FFF:FEBC:0, xuất hiện tình trạng request timeout (bị mất 
 1/0 Serial 0/0 gói tin được đánh dấu ô vuông màu đỏ). Còn 
 [110/128] via via FE80:C004:30FF:FE9C:0, PING trên hạ tầng IPv6 (hình 9) thì không 
 192.168.10.2, Serial Serial 1/0 
 0/0 xuất hiện tình trạng này. 
 O 192.168.40.0/24 2001:db8:cafe:a005::/64 - Trong quá trình PING, với IPv4 việc gửi 5 
 [110/128] via [110/128] 
 192.168.60.2, Serial via FE80:C003:20FF:FEC4:0, gói tin ICMP và đợi phản hồi lại hết mất thời 
 1/0 Serial 0/1 gian khá lâu (khoảng 5 giây); còn IPv6 thì 
 [110/128] via via FE80:C004:30FF:FE9C:0, ngược lại quá trình này diễn ra rất nhanh 
 192.168.20.2, Serial Serial 1/0 
 0/1 (khoảng 1-2 giây). 
 O 192.168.50.0/24 2001:db8:cafe:a006::/64 [110/74] - Qua biểu đồ (hình 8, hình 9) cũng cho thấy, 
 [110/74] via via FE80:C004:30FF:FE9C:0, khi thực hiện lệnh PING giữa hai máy tính thì 
 192.168.60.2, Serial Serial 1/0 
 1/0 số lượng byte/giây đi qua đường truyền trong 
 mô hình thực nghiệm với IPv6 lớn hơn nhiều 
Từ thông tin bảng định tuyến trong bảng 2 
 so với IPv4 (cụ thể là IPv6: 1100 byte/giây, 
cho thấy lưu lượng đi từ nguồn (PC1, PC3) đi IPv4:190 byte/giây). Phần được đánh dấu ô 
đến đích (PC2, PC4) sẽ đi qua đường kết nối vuông màu xanh thể hiện cho 1 lần thực hiện 
giữa cổng Serial 1/0 của R1và Serial 11/0 của lệnh Ping thành công. Còn phần được đánh 
R4. Sử dụng WireShark để tiến hành bắt gói dấu ô vuông màu đỏ thể hiện việc Ping bị mất 
tin ICMP của IPv4 và ICMPv6 của IPv6 khi gói (request timeout). 
thực hiện lệnh Ping, ta có biểu đồ thể hiện 3.2.3. Trường hợp 3: Tăng gấp đôi băng 
trong hình 8 và hình 9: thông trên các cổng Serial của router R1 
 Lúc này băng thông trên các cổng Serial của 
 router R1 sẽ là 3088 Kbit như hiển thị trong 
 hình 10. 
 Hình 8. Lưu lượng byte/giây của bài mô phỏng Hình 10. Thay đổi băng thông mặc định trên cổng 
 trên IPv4 Serial 0/0 của router R1 
92  Email: jst@tnu.edu.vn 
 Lê Hoàng Hiệp và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(09): 87 - 95 
 Với băng thông thay đổi như trên ta có thông thông tin định tuyến đến các mạng đích giống 
 tin bảng định tuyến như trong bảng 3: nhau về metric và cổng ra trên router R1. 
 Bảng 3. Thông tin bảng định tuyến trên nền IPv4 - Khi PING trên hạ tầng IPv4 (hình 11) ta lại 
 với IPv6 thấy xuất hiện tình trạng bị mất gói tin (phần 
 IPv4 IPv6 được đánh dấu khung vuông màu đỏ). 
O 192.168.30.0/24 2001:db8:cafe:a004::/64 
[110/96] via 192.168.60.2, [110/96] - Qua 2 biểu đồ ở hình 11 và hình 12 ta thấy, 
Serial 1/0 via FE80:C002:2FFF:FEBC:0, tốc độ phản hồi và số lượng byte truyền qua của 
[110/96] via 192.168.10.2, Serial 0/0 IPv6 vượt trội hơn nhiều so với IPv4. Phần 
Serial 0/0 via FE80:C004:30FF:FE9C:0, 
 Serial 1/0 được đánh dấu ô vuông màu xanh thể hiện cho 
O 192.168.40.0/24 2001:db8:cafe:a005::/64 1 lần thực hiện lệnh Ping thành công. Còn phần 
[110/96] via 192.168.60.2, [110/96] được đánh dấu ô vuông màu đỏ thể hiện việc 
Serial 1/0 via FE80:C003:20FF:FEC4:0, 
[110/96] via 192.168.20.2, Serial 0/1 Ping bị mất gói (request timeout). 
Serial 0/1 via FE80:C004:30FF:FE9C:0, 3.2.4. Trường hợp 4: Tăng băng thông trên 
 Serial 1/0 
O 192.168.50.0/24 2001:db8:cafe:a006::/64 các cổng Serial của router R1 lên 10000 Kbit 
[110/42] via 192.168.60.2, [110/42] Lúc này băng thông tại các cổng Serial trên 
Serial 1/0 via FE80:C004:30FF:FE9C:0, router R1 được thiết lập là 10000 Kbit. 
 Serial 1/0 
 Từ thông tin bảng định tuyến (mô tả trong 
 bảng 3) cho thấy lưu lượng đi từ nguồn (PC1, 
 PC3) đi đến đích (PC2, PC4) sẽ đi qua đường 
 kết nối giữa cổng Serial 1/0 của R1và Serial Hình 13. Băng thông mặc định trên cổng Serial 
 11/0 của R4. Sử dụng WireShark để tiến hành 0/0 của router R1 (cổng Serial 010 và 1/0 còn lại 
 bắt gói tin ICMP của IPv4 và ICMPv6 của cũng tương tự) 
 IPv6 khi thực hiện lệnh Ping, từ đó ta có biểu Với băng thông thay đổi như trên hình 13 ta có 
 đồ sau: thông tin bảng định tuyến như trong bảng 4. 
 Từ thông tin bảng định tuyến (như trong bảng 
 3) cho thấy, lưu lượng đi từ nguồn (PC1, PC3) 
 đi đến đích (PC2, PC4) sẽ đi qua đường kết nối 
 giữa cổng Serial 1/0 của R1và Serial 11/0 của 
 R4. Sử dụng WireShark để tiến hành bắt gói 
 tin ICMP của IPv4 và ICMPv6 của IPv6 khi 
 Hình 11. Lưu lượng byte/giây của bài mô phỏng thực hiện lệnh Ping, từ đó ta có biểu đồ sau: 
 trên IPv4 Bảng 4. Thông tin bảng định tuyến trên nền IPv4 
 với IPv6 
 IPv4 IPv6 
 O 192.168.30.0/24 2001:db8:cafe:a004::/64 [110/74] 
 [110/74] via via FE80:C002:2FFF:FEBC:0, 
 192.168.60.2, Serial Serial 0/0 
 1/0 via FE80:C004:30FF:FE9C:0, 
 Serial 1/0 
 Hình 12. Lưu lượng byte/giây của bài mô phỏng O 192.168.40.0/24 2001:db8:cafe:a005::/64 [110/74] 
 [110/74] via via FE80:C003:20FF:FEC4:0, 
 trên IPv6 192.168.60.2, Serial Serial 0/1 
 Kết quả trong hình 11, hình 12 là biểu đồ thể 1/0 via FE80:C004:30FF:FE9C:0, 
 hiện lưu lượng byte/giây đi qua đường truyền Serial 1/0 
 O 192.168.50.0/24 2001:db8:cafe:a006::/64 [110/20] 
 khi thực hiện lệnh PING trên hai hạ tầng IPv4 [110/20] via via FE80:C004:30FF:FE9C:0, 
 và IPv6. Trên hình phần được đánh dấu màu 192.168.60.2, Serial 1/0 Serial 1/0 
 đỏ (khung vuông) thể hiện cho 1 lần thực hiện 
 lệnh Ping. 
 Kết luận trường hợp 3: 
 - Mặc dù đã thay đổi băng thông trên cổng 
 nhưng từ bảng định tuyến ta thấy giao thức Hình 14. Lưu lượng byte/giây của bài mô phỏng 
 OSPFv2 cho IPv4 và OSPFv3 cho IPv6 có trên IPv4 
  Email: jst@tnu.edu.vn 93 
 Lê Hoàng Hiệp và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(09): 87 - 95 
Hình 15. Lưu lượng byte/giây của bài mô phỏng 
 trên IPv6 
Kết quả hiển thị trong hình 14 và hình 15 là Hình 16. Biểu đồ so sánh sự thay đổi của metric 
biểu đồ thể hiện lưu lượng byte/giây đi qua trong hai phiên bản giao thức 
đường truyền khi thực hiện lệnh PING trên - Việc thay đổi bandwidth trên các cổng của 
hai hạ tầng IPv4 và IPv6. Trên hình phần router (cụ thể là trên các cổng Serial của 
được đánh dấu màu đỏ (khung vuông) thể router R1) đã làm thay đổi metric để router 
hiện cho 1 lần thực hiện lệnh PING. dùng để xác định đường đi tốt nhất từ nguồn 
Kết luận trường hợp 4: (các mạng LAN của router R1) đến đích (các 
 mạng LAN của router R4). 
- Từ 3 lần thay đổi giá trị bandwith, thông 
 - Từ biểu đồ hình 16 ta thấy với giá trị 
qua bảng định tuyến ta thấy được việc định 
 bandwidth càng lớn thì metric càng nhỏ. 
tuyến tìm đường đi của giao thức định tuyến 
 - Từ số liệu và biểu đồ cho thấy OSPFv2 và 
OSPFv2 trên IPv4 và OSPFv3 trên IPv6 là 
 OSPFv3 có cùng cách tính metric (metric trên 
giống nhau, đều sử dụng giá trị metric để định 
 2 giao thức ứng với mỗi lần thay đổi 
tuyến đến đích (chọn đường có metric nhỏ 
 bandwidth là bằng nhau) dùng để xác định 
nhất). Tuy nhiên, ở trường hợp với bandwidth 
 đường đi tốt nhất từ nguồn đến đích nên suy 
trên các cổng Serial là 10000 thì tại bảng định 
 ra đường đi từ nguồn đến đích trong 2 giao 
tuyến của OSPFv2 cho IPv4 tuyến đường tốt 
 thức trên sơ đồ mạng là cùng một đường. 
nhất được chọn lại (dùng 1 đường duy nhất đi 
 So sánh thêm về độ trễ của các gói tin khi 
qua cổng Serial 1/0) còn tại bảng định tuyến 
 thực hiện lệnh PING: 
của OSPFv3 cho IPv6 thì các tuyến đường 
 Tiếp theo ta sẽ so sánh về độ trễ của các gói 
vẫn được giữ nguyên. 
 tin ICMP khi thực hiện lệnh PING trên hai hạ 
- Qua 2 biểu đồ thể hiện trong hình 14 và tầng IPv4 và IPv6. Tại đây sử dụng độ trễ của 
hình 15 ta thấy, tốc độ phản hồi và số lượng 10 gói tin ICMP (trong 10 gói không có gói 
byte truyền qua của IPv6 vượt trội hơn nhiều nào bị request timeout) trên cả 2 hạ tầng để vẽ 
so với IPv4. Phần được đánh dấu ô vuông biểu đồ so sánh. 
màu xanh thể hiện cho 1 lần thực hiện lệnh Ta có bảng thống kê độ trễ của các gói tin 
Ping thành công. Còn phần được đánh dấu ô ICMP trên 2 hạ tầng như trong bảng 6: 
vuông màu đỏ thể hiện việc Ping bị mất gói Bảng 6. Độ trễ của gói tin ICMP trên IPv4 và trên IPv6 
(request timeout). 
 Gói Độ trễ gói tin Độ trễ gói tin 
3.2.5. Nhận xét, đánh giá chung tin ICMPv6 ICMPv4 
Dựa vào thông tin bảng định tuyến của các 1 28.296 43.897 
trường hợp thực nghiệm bên trên khi tiến 2 41.887 38.896 
 3 41.887 43.754 
hành thay đổi giá trị bandwidth ta lập được 4 30.917 44.883 
bảng 5: 5 44.880 36.227 
Bảng 5. Giá trị băng thông ở các trường hợp thực nghiệm 6 62.832 73.804 
Bandwidth 1544 3088 10000 7 31.916 35.903 
 8 53.586 35.903 
Metric trên IPv4 74 42 20 9 43.884 39.890 
Metric trên IPv6 74 42 20 10 42.883 39.894 
Từ bảng 5 ta tiến hành vẽ biểu đồ để so sánh Tổng 422.968 433.051 
sự thay đổi của metric khi thay đổi băng độ trễ 
thông trong giao thức OSPFv2 trên hạ tầng Từ số liệu thu được như trong bảng 6 ta có 
IPv4 và OSPFv3 trên hạ tầng IPv6, biểu đồ biểu đồ về độ trễ của 10 gói tin ICMP trên hai 
được thể hiện như trong hình 16: hạ tầng IPv4 và IPv6 như sau: 
94  Email: jst@tnu.edu.vn 
 Lê Hoàng Hiệp và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(09): 87 - 95 
 các cổng của bộ định tuyến đã làm thay đổi 
 kết quả tổng metric của giải thuật, băng thông 
 càng lớn thì metric càng nhỏ. Tổng độ trễ của 
 các gói tin trên hạ tầng IPv6 nhỏ hơn tổng độ 
 trễ của các gói tin trên hạ tầng IPv4 (cụ thể là 
 nhỏ hơn 10.083 ms trong nghiên cứu này). 
 Thời gian truyền dữ liệu sử dụng giao thức 
 OSPFv3 trên hạ tầng IPv6 nhanh hơn so vói 
 giao thức OSPFv2 trên hạ tầng IPv4. 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO/REFERENCES 
 Hình 17. Biểu đồ so sánh độ trễ trong hai phiên [1]. M. E. Mustafa, “Comparison between 
 bản giao thức OSPFv3 and OSPFv2,” Wireless Sensor 
 Network, Scientific Research, vol. 6, pp. 43-
Từ bảng số liệu (bảng 6) và biểu đồ hình 17 ta thấy: 48, 2014. 
- Gói tin có độ trễ thấp nhất trên hạ tầng IPv4 [2]. S. T. Chandel, and S. Sharma, “Performance 
là gói thứ 1 có độ trễ là 28.296 (đơn vị ms). Evaluation of IPv4 and IPv6 Routing 
- Gói tin có độ trễ thấp nhất trên hạ tầng IPv6 Protocols on Wired, Wireless and Hybrid 
là gói thứ 7 và 8 có độ trễ cùng là 35.903 (đơn Networks,” International Journal of 
vị ms). Computer Networks and Applications, vol. 3, 
 no. 3, pp. 57-62, 2016. 
- Ta thấy độ trễ nhỏ nhất trên hạ tầng IPv6 [3]. R. J. Whitfield, and S. Y. Zhu, “A 
nhỏ hơn độ trễ nhỏ nhất trên hạ tầng IPv4 Comparison of OSPFv3 and EIGRPv6 in a 
(điều này cũng tương tự với gói tin có độ trễ small IPv6 Enterprise Network,” IJACSA, vol. 
lớn nhất trên cả 2 hạ tầng). 6, no. 1, pp. 162-167, 2015. 
- Tổng độ trễ của các gói tin trên hạ tầng IPv6 [4]. S. Kamalakannan, S. Venkatesh, and M. 
nhỏ hơn tổng độ trễ của các gói tin trên hạ Mohan, “Convergence Analysis of RIP and 
tầng IPv4 (cụ thể là nhỏ hơn 10.083 ms). OSPF in IPv6 Network,” IJIREEICE, vol. 2, 
4. Kết luận no. 3, pp. 1281-1284, March 2014. 
Việc nắm rõ được đặc điểm và đánh giá được [5]. R. Narula, and P. Aggarwal, “Performance 
chính xác ở mức cao nhất của giao thức định Evaluation of RIP and OSPF in IPv6 using 
tuyến OSPFv2 và OSPFv3 rất quan trọng, OPNET 14.5 Simulator,” IJTRA, vol. 2, no. 6, 
giúp nhà thiết kế mạng vận dụng và áp dụng pp. 37-41, Nov. 2014. 
linh hoạt trong hệ thống của mình, nâng cao [6]. J. V. Jancy, and S. Kumar et al., “Performance 
hiệu quả hoạt động và xử lý sự cố hệ thống. evaluation of OSPFv3 routing protocol on 
Bài báo đã tập trung nghiên cứu, đánh giá IPv6 heterogeneous network,” Journal of 
hiệu năng của riêng giao thức OSPF trên hai Innovation in Science and Engineering 
hạ tầng công nghệ IPv4 với IPv6 dựa trên Research, vol. 2, no.1, pp. 582-588, 2018. 
phương pháp mô phỏng thực nghiệm và từ đó [7]. H. H. Le et al., “Study the impacts of route 
có các kết luận định lượng về hiệu năng của summarization on the performance of 
OSPF trên mỗi hạ tầng công nghệ IPv4 với OSPFv3 and EIGRPv6 in hybrid IPV4-
IPv6 như đã trình bày bên trên. Kết quả cho IPV6 network,” Dalat University Journal of 
thấy, việc thay đổi giá trị của băng thông trên Science, vol. 6, pp. 77-89, 2019. 
 Email: jst@tnu.edu.vn 95