Hoạt động của giao thức OSPF

Hoạt động của giao thức OSPFBáo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

1 1 Hoạt động của giao thức OSPF z Sinh viên : Chu Quang Tuấn Nguyễn Việt Hưng B z Lớp : Điện tử 6- K48 2 Nội dung 1. Giới thiệu chung 2. Thuật toán OSPF 3. Các loại mạng OSPF 4. Định dạng thông điệp của OSPF 5. Hoạt động của OSPF 6. So sánh OSPF với giao thức định tuyến theo véc tơ khoảng cách 2 3 1. Giới thiệu chung z Giao thức định tuyến nội vi ( IGP- Interior Gateway Protocol) có hai loại chính là định tuyến theo véc tơ khoảng cách và định tuyến theo trạng thái đường liên kết z Để khuyến khích sự chấp nhận kỹ thuật trạng thái liên kết. Một nhóm trong IETF(Internet Engineering Task Force ) đã thiết kế một giao thức cổng nội có sử dụng thuật giải trạng thái liên kết. Được gọi là Open SPF. 4 z Giao thức này nhằm vào một số mục đích đầy tham vọng. Biến nó thành một chuẩn mà mọi người có thể cài đặt mà không phải trả chi phí bản quyền. Điều này đã khuyến khích nhiều nhà sản xuất hỗ trợ OSPF. Do đó nó đã được sử dụng khá phổ biến. z OSPF cho phép một đơn vị phân chia các mạng và các bộ định tuyến của nó thành những tập hợp con gọi là khu vực ( area). Mỗi khu vực là riêng biệt. 3 5 z Hình 1: Mạng OSPF lớn được thiết kế phân cấp và chia thành nhiều vùng 6 z Với kích cỡ mạng lớn. VD: 900 router thay vì 9 router và vài nghìn subnet. Điều này dẫn đến thời gian hội tụ của OSPF có thể chậm và các router có thể thiếu bộ nhớ hay quá tải bộ xử lý. z Việc phân chia mạng sao cho các router trong một vùng biết ít thông tin tôpô về các subnet cũng như router trong vùng khác. Nhờ vậy các router sẽ tốn ít bộ nhớ hơn và mất ít thời gian xử lý để chạy SPF. 4 7 8 z Ở giữa biên giới hai vùng có một router ABR(area border router) z ABR không thông báo đầy đủ thông tin tôpô về phần mạng của Area1 cho các router trong Area2 thay vào đó ABR tổng kết về các subnet trong Area1.Do đó các router trong Area2 sẽ tưởng là có ít router hơn. z Kết quả thuật toán SPF mất ít thời gian hơn và cơ sở dữ liệu tôpô chiếm ít bộ nhớ hơn. 5 9 z Một ABR có cơ sở dữ liệu tôpô cho cả hai vùng và chạy lại SPF khi các liên kết thay đổi trạng thái ở một trong hai vùng. z Việc sử dụng các vùng sẽ không làm giảm các yêu cầu và bộ nhớ hoặc số phép tính SPF của các ABR. 10 z OSPF cung cấp việc cân bằng giao thông (load balancing). Nếu người quản lý xác định nhiều tuyến đường đi đến một đích nào đó với cùng một chi phí, OSPF sẽ phân bổ giao thông đều nhau trên tất cả các tuyến đường này và OSPF cũng là một trong những giao thức cổng nội ( IGP) mở đầu tiên hỗ trợ việc cân bằng giao thông, giao thức như RIP chỉ chọn một con đường tới đích. 6 11 2. Thuật toán OSPF 2.1 Thuật toán chọn đường ngắn nhất z Đường ngắn nhất là đường có chi phí ngắn nhất. Edsger Wybe Dijkstra là nhà khoa học máy tính người Hà Lan đã phát minh ra thuật toán trên nên có tên gọi là thuật toán Dijsktra. z Thuật toán này xem hệ thống mạng là một tập hợp các nodes được kết nối với nhau bằng kết nối điểm-đến-điểm. 12 z Mỗi kết nối có một chi phí và mỗi node có một tên. z Mỗi node có đầy đủ cơ sở dữ liệu về trạng thái của các đường liên kết do đó chúng có đủ thông tin về cấu trúc vật lý của hệ thống mạng. Tất cả các cơ sở dữ liệu này đều giống nhau cho mọi router trong cùng một vùng 7 13 z Thuật toán chọn đường ngắn nhất sẽ sử dụng bản thân node làm điểm xuất phát và kiểm tra các thông tin mà nó có về các node kế cận. z VD:một hệ thống mạng với chi phí các tuyến như sau: 14 z Hình 2: 8 15 2.2 Đặc điểm  Đáp ứng nhanh sự thay đổi của mạng  Gửi cập nhật khi có sự thay đổi của hệ thống  Gửi cập nhật định kỳ để kiểm tra trạng thái đường liên kết  Sử dụng cơ chế hello để xác địng router láng giềng còn kết nối hay không. Gói hello mang thông tin về các mạng kết nối trực tiếp vào router 16 9 17 z Thông tin đinh tuyến được duy trì như thế nào? z Khi có một sự cố xảy ra trong mạng, ví dụ một router láng giềng mất kết nối. Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết lập tức phát đi các gói LSAs ra toàn mạng một địa chỉ multicast đặc biệt. 18 z Mỗi router nhận được một LSA, sẽ cập nhật thông tin mới này vào cơ sở dữ liệu. Sau đó nó lại chuyển tiếp gói LSA này cho các router láng giềng khác. z LSA làm cho mọi router trong vùng thực hiện tính toán lại đường đi, chính vì vậy số lượng router trong một vùng bị giới hạn. 10 19 z Việc trao đổi các LSA đựoc thực hiện khi có một sự kiện xảy ra trong mạng chứ không được thực hiện theo định kỳ, nhờ vậy tốc độ hội tụ nhanh hơn vì không cần chờ hết thời gian định kì các router mới được hội tụ. 20 [...]... trao đổi 22 11 • • • Giao tiếp OSPF nhận biết 3 loại mạng sau: Mạng quảng bá đa truy nhập ví dụ Ethernet Mạng điểm-nối-điểm Mạng không quảng bá đa truy nhập(NBMANonbroadcast multiaccess) Ví dụ như Frame relay 23 4 Định dạng thông điệp của OSPF 24 12 Vùng version xác định phiên bản của giao thức Vùng type xác đinh kiểu của thông điệp 25 Vùng SOURCE ROUTER IP ADDRESS cho ta địa chỉ của nơi gửi Vùng ARE... broadcast trạng thái của các liên kết với thông điệp Link Status Update Mỗi cập nhật bao gồm một danh sách các thông báo 39 40 20 Mỗi thông báo về trạng thái liên kết có một phần đầu được định dạng như trong hình sau 41 Các giá trị của các vùng trong bảng trên có ý nghĩa như trong thông điệp DataBase Description (DBD) 42 21 5 Hoạt động của OSPF Khi router bắt đầu khởi động tiến trình định tuyến OSPF trên một... gian dead interval trong giao thức Hello: Trong mạng quảng bá đa truy cập và mạng điểm nối điểm thời gian này được mặc định là 10s còn trong mạng Frame Relay là 30s 59 6 So sánh OSPF với giao thức định tuyến theo véc tơ khoảng cách 1 Giao thức véc tơ khoảng cách Copy bảng định tuyến cho router láng giềng Cập nhật định kỳ Rip1 và Rip2 sử dụng số lượng hop làm thông số định tuyến 2 OSPF Sử dụng đường ngắn... PRIO là độ ưu tiên của bộ định tuyến Vùng DESIGNATED ROUTER và BACKUP DESIGNATED ROUTER chứa địa chỉ IP của bộ định tuyến đựơc chỉ định và bộ dự phòng của bộ định tuyến được chỉ định của mạng Vùng NEIGHBOUR IP ADDRESS chứa địa chỉ IP của tất các máy lân cận mà nó vừa gửi 29 Định dạng thông điệp DATABASE DESCRIPTION (DBD) Các router trao đổi thông điệp OSPF database description để khởi động cơ sở dữ liệu... liệu của nó Tiến trình này được lặp lại trên mọi router trong mạng OSPF Khi cơ sở dữ liệu về trạng thái đường liên kết đã đầy đủ, mỗi router áp dụng thuật toán OSPF để tính toán chọn đường tốt nhất dựa vào cơ sở dữ liệu của nó(Đường ngắn nhất là đường có chi phí ngắn nhất đến mạng đích) 55 56 28 57 58 29 Sau đó các thông tin định tuyến cần phải được bảo trì Khi có một sự thay đổi nào về trạng thái của. .. trong các thông điệp khởi động, bít M là 1 nếu có thêm thông điệp tiếp theo sau Vùng DATABASE SEQUENCE NUMBER đánh số thứ tự các thông điệp để bên nhận có thể biết được cái nào bị mất.Thông điệp khởi động chứa một sô nguyên ngẫu nhiên R 32 16 Vùng LINK TYPE đến vùng LINK AGE mô tả một liên kết trong cấu hình mạng 33 Vùng LINK ID cho ta định danh của liên kết (Có thể là địa chỉ IP của bộ định tuyến hay...2.3 Đặc điểm hoạt động Sử dụng thông tin từ gói hello và LSAs nhận được từ các router láng giềng để xây dựng cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng Sử dụng thuật toán SPF để tính toán đường ngắn nhất đến từng mạng Lưu kết quả chọn đường trong bảng định tuyến 21 3 Các loại mạng OSPF Router OSPF quyết định chọn router nào làm láng giềng thân mật là tuỳ... ADDRESS cho ta địa chỉ của nơi gửi Vùng ARE ID là con số định danh 32 bít của khu vực này Vùng AUTHENTICATION TYPE xác định mô hình xác minh nào đựoc sử dụng 26 13 Định dạng thông điệp Hello 27 OSPF gửi thông điệp Hello trên mỗi liên kết theo định kỳ để thiết lập và kiểm tra khả năng đi đến các router lân cận Vùng NETWORK MASK chứa mặt nạ của mạng mà thông điệp được gửi đi Vùng DEAD TIME cho giá trị thời... đỏi thông tin về trạng thái đường liên kết 43 44 22 45 46 23 47 48 24 49 50 25 51 52 26 Trong mạng đa truy cập, giao thức hello sẽ bầu ra một DR(Designate router – router đại diện) và BDR( Backup Designated Router – router đại diện dự phòng) DR và BDR duy trì mối quan hệ thân mật với router OSPF còn lại trong cùng một mạng 53 Các router đã có mối quan hệ thân mật lần lượt thực hiện các bước trao đổi... Vùng ADVERTISING ROUTER xác định địa chỉ của bộ định tuyến thông báo liên kết này Vùng LINK SEQUENCE NUMBER chứa một số nguyên được phát sinh bỏi bộ định tuyến đó để đảm bảo rằng các thông điệp không bị thất lạc hoặc không mất thứ tự khi nhận 34 17 Vùng LINK CHECK SUM cung cấp sự bảo đảm hơn thông tin liên kết không bị hư hỏng Vùng LINK AGE cho ta biết thời gian của mỗi thông điệp theo thứ tự kể từ khi . mạng OSPF 4. Định dạng thông điệp của OSPF 5. Hoạt động của OSPF 6. So sánh OSPF với giao thức định tuyến theo véc tơ khoảng cách 2 3 1. Giới thiệu chung z Giao thức định tuyến nội vi ( IGP- Interior. Định dạng thông điệp của OSPF 13 25 z Vùng version xác định phiên bản của giao thức. z Vùng type xác đinh kiểu của thông điệp 26 z Vùng SOURCE ROUTER IP ADDRESS cho ta địa chỉ của nơi gửi. z Vùng. cả các tuyến đường này và OSPF cũng là một trong những giao thức cổng nội ( IGP) mở đầu tiên hỗ trợ việc cân bằng giao thông, giao thức như RIP chỉ chọn một con đường tới đích. 6 11 2. Thuật