Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến
Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến I Định tuyến Khái niệm Routing: là q trình lựa chọn các đường đi trên một mạng máy tính để gửi dữ liệu qua đó Định tuyến chỉ ra hướng và đường đi tốt nhất (best path) từ nguồn tới đích của các gói tin (packet) thơng qua các nút trung gian là các bộ định tuyến (router) Routing Protocol (giao thức định tuyến): là một tập hợp các qui tắc mơ tả một giao thức lớp 3 sẽ gửi cập nhật cho nhau về các mạng hiện có Nếu có nhiều đường đi đến một mạng cùng tồn tại, giao thức định tuyến cũng sẽ xác định đường đi tốt nhất được dùng Khi các thiết bị có chung một hiểu biết về mạng đó, các thiết bị sẽ bắt đầu chuyển tiếp các gói tin trên đường đi tốt nhất Có 3 bước cơ bản liên quan trong q trình xây dựng, duy trì và sử dụng bảng định tuyến: Các giao thức định tuyến gửi các thơng tin cập nhật về Routers hoặc về mạng bên trong AS (vùng tự trị) Bảng định tuyến được cập nhật từ các giao thức định tuyến và cung cấp các thơng tin theo u cầu Q trình chuyển gói xác định đường đi nào cần lựa chon từ bảng định tuyến để chuyển gói tin đi Routed Protocol: nó sử dụng các bảng “routing table” mà Routing Protocol xây dựng để đảm bảo việc truyền dữ liệu qua mạng một cách đáng tin cậy Vùng tự trị (Autonomous System – AS): Internet được chia thành các vùng nhỏ hơn gọi là các vùng tự trị AS bao gồm tập hợp các mạng con được kết nối với nhau bởi Router Một hệ thống AS thơng thường thuộc quyền sở hữu của một cơng ty hay của một nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) và các AS được kết nối với nhau Nhà quản lí phải đăng kí với cơ quan quản trị mạng trên Internet (Inter NIC) để lấy được một số nhận dạng AS cho riêng mình Bên trong mỗi AS, nhà quản lí có quyền quyết định loại Router cũng như giao thức cho hệ thống định tuyến của Nguyễn Thế Xn Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Bảng định tuyến (routing table): một Router phải xem xét bảng định tuyến của mình trước khi chuyển gói tin đến địa chỉ ở xa Bảng này chứa các thơng tin về mạng đích mà Router cần biết để truyền gói tin một cách chính xác Thơng tin có thể bao gồm các địa chỉ mạng, mạng con, các hệ thống độc lập Trong bảng định tuyến có thể bao gồm một tuyến mặc định, được biểu diễn bằng địa chỉ 0.0.0.0 0.0.0.0 Bảng định tuyến của mỗi giao thức định tuyến là khác nhau, nhưng có thể bao gồm những thơng tin sau: Địa chỉ đích của mạng, mạng con hoặc hệ thống Địa chỉ IP của Router chặng kế tiếp phải đến Giao tiếp vật lí phải sử dụng để đi đến Router kế tiếp Mặt nạ mạng của Địa chỉ đích Khoảng cách đến đích (VD: số lượng chặng để đến đích) Thời gian (tính theo giây) từ khi Router cập nhật lần cuối Khoảng cách quản trị (Administrative Distance) Administrative Distance (AD) sử dụng để đánh giá độ tin cậy thơng tin định tuyến mà Router nhận từ router hàng xóm AD là một số ngun nhận giá trị từ 0 đến 255 (0: tương ứng với độ tin cậy cao nhất; 255: khơng có lưu lượng đi qua tuyến này hay tuyến này khơng được sử dụng để vận chuyển thơng tin của người sử dụng) Thơng tin định tuyến được đánh giá dựa vào AD, AD càng thấp thì tuyến đó càng tin cậy Điều này cũng đúng trong trường hợp Router được cài đặt từ 2 giao thức định tuyến trở lên thì giao thức định tuyến nào có AD nhỏ hơn sẽ được Router sử dụng Metric: là giá trị của tuyến đường cụ thể của một giao thức định tuyến nào đó Nếu có nhiều hơn một tuyến đường đến đích có cùng một giá trị AD thì tuyến nào có Metric tốt hơn sẽ được đưa vào Routing Table Nếu chúng có cùng AD và Metric tùy Routing Protocol cụ thể mà số lượng tuyến đường đưa vào Routing table là khác nhau Các giao thức định tuyến khác nhau sử dụng các Metric khác nhau Ví dụ RIP xác định tuyến đường tốt nhất là một tuyến đường có số lượng router phải nhảy qua là ít nhất EIGRP xác định tuyến đường tốt nhất dựa trên sự kết hợp băng thơng và tổng độ trễ của tuyến đường (ngầm định) Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Giao thức định tuyến AD Metric Outgoing Interface Tĩnh Next-hop EIGRP 90 Băng thông, độ trễ, độ tin cậy, tải, đơn vị OSPF 110 Cost = 105/Băng thông (kbps) (Cổng trên router) (Địa chỉ IP của cổng trên router hàng xóm) Động RIP 120 truyền lớn nhất Hop-Count (Đếm số router phải nhảy qua để đến đích) Bảng I.1 – AD và Metric của 1 số giao thức Sự hội tụ mạng (convergence): một đặc tính cực kì quan trọng đối với các giao thức định tuyến đó là các thơng tin định tuyến trong các bảng định tuyến của tất cả các Router trong mạng phải cùng chính xác Sự hội tụ là tuyến trình đưa tất cả các bảng định tuyến của các router vào một trạng thái đồng nhất và chính xác Thời gian hội tụ: là thời gian cần thiết để chia sẻ thơng tin qua mạng và để cho tất cả các Router tính tốn tuyến đường tốt nhất của nó Cân bằng tải (Load balancing) Mục đích của Load balancing là để sử dụng băng thơng của mạng một cách hiệu quả hơn, và có thể sử dụng làm tuyến dự phịng trong khi tuyến đường chính bị ngắt Nếu một giao thức tìm thấy nhiều tuyến có chi phí bằng nhau, nó sẽ tự động phân chia lưu lượng mạng giữa các tuyến này Cơ chế chuyển mạch được dùng bên trong Router (process switching hay fast switching) xác định q trình cân bằng tải nào sẽ được thực thi, round-robin hay session Cân bằng tải theo kiểu round-robin sẽ được dùng khi cơ chế process switching được dùng trong Router Nguyên tắc định tuyến: các giao thức định tuyến phải đạt những yêu cầu đồng thời sau: Khám phá động một cấu trúc liên kết mạng (topology) Xây dựng các tuyến tốt nhất Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Kiểm sốt tóm tắt thơng tin về các mạng bên ngồi, có thể sử dụng các Metric khác nhau trong mạng cục bộ Phản ứng nhanh với sự thay đổi topology và cập nhật các tuyến tốt nhất Phải có chu kỳ làm việc hiệu quả Các thành phần định tuyến (Components of Routing Data): Routing table: là một bảng chứa các tuyến đường đến các mạng mà người quản trị cấu hình Các bảng này tạo ra bằng tay theo ý muốn của người quản trị hay bằng cách thay đổi thơng tin định tuyến với các router khác Router#show ip route Câu lệnh để xem routing table: Trước khi tuyến đường được đưa vào bảng định tuyến, Router phải học về Xây dựng bảng định tuyến (Populating the Routing Table): tuyến đường Có cách để học tuyến đường: Tĩnh (Statically defining a route) và Động (Dynamically learning a route) Q trình xử lý để đưa gói tin đến đích (Reaching the Destination) Sau khi Router nhận gói tin, thì Router sẽ gỡ bỏ phần header lớp 2 để tìm địa chỉ đích thuộc lớp 3 Sau khi đọc xong địa chỉ đích lớp 3 nó tìm kiếm trong Routing Table cho mạng chứa địa chỉ đích Giả sử mạng đó có trong Routing table, Router sẽ xác định địa chỉ của router hàng xóm (router chia sẻ chung kết nối) Sau đó gói tin sẽ được đẩy ra bộ đệm của cổng truyền đi tương ứng, Router sẽ khám phá loại đóng gói lớp 2 nào được sử dụng giữa trên kết nối giữa 2 router Gói tin được đóng gửi xuống lớp 2 và đưa xuống mơi trường truyền dẫn dưới dạng bit và được truyền đi bằng tín hiệu điện, quang hoặc sóng điện từ Q trình sẽ tiếp tục cho tới khi gói tin được đưa đến đích thì thơi Các kiểu định tuyến Có hai loại định tuyến: định tuyến tĩnh và định tuyến động a) Định tuyến tĩnh (static route): Các bước để cấu hình định tuyến tĩnh: Nhà quản trị cấu hình con đường tĩnh Router sẽ đưa con đường vào trong bảng định tuyến Con đường định tuyến tĩnh sẽ được đưa vào sử dụng Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Ưu điểm: Khi dùng định tuyến tĩnh là giúp tiết kiệm tài nguyên mạng Nhược điểm: Người quản trị phải chịu trách nhiệm cập nhật cho từng dịng định tuyến tại tất cả các router nếu có một thay đổi trong mạng Các tuyến đường tĩnh khơng thể tự động thêm vào mỗi khi có thay đổi xảy ra do đó các mạng sẽ khơng hội tụ cho đến khi nào router được cấu hình lại Phù hợp với mạng nhỏ, rất khó triển khai trên mạng lớn Một vài tình huống phải dùng định tuyến tĩnh: Các đường truyền có băng thơng thấp Người quản trị mạng cần kiểm sốt các kết nối Kết nối dùng định tuyến tĩnh là dự phịng cho đường kết nối dùng các giao thức định tuyến động chỉ có một đường duy nhất đi ra mạng bên ngồi Tình huống này gọi là mạng stub Router có ít tài ngun và khơng thể chạy một giao thức định tuyến động Người quản trị mạng cần kiểm soat bảng định tuyến và cho phép các giao thức định tuyến classful và classless Cú pháp: Router(config)#ip route {destination network} {subnet mask} {next-hop | outgoing interface} [administrative distance] Ghi chú: Tham số trong {…} là bắt buộc, trong […] là tùy chọn Destination network: Địa chỉ mạng đích Subnet-mask: là mặt nạ mạng con của mạng đích Next-hop: Địa chỉ IP của cổng trên router kế tiếp mà gói tin sẽ đi đến Outgoing interface: cổng của router mà gói tin sẽ đi ra Defaut route: được sử dụng để gửi các gói tin đến các mạng đích khơng có trong bảng định tuyến và thường được sử dụng trên các mạng stub Cú pháp: Router(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 { next-hop ip | outgoing interface} Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Backup route: trong 1 số trường hợp cụ thể thì tuyến tĩnh được sử dụng như 1 tuyến dự phịng Ví dụ: Giả sử rằng trên router chạy đồng thời giao thức định tuyến động và tĩnh, tuyến động có băng thơng 1Mbps cịn tuyến tĩnh có băng thơng 256kbps Rõ ràng với AD = 0/1 thì tuyến tĩnh sẽ được ưu tiên Tuy nhiên ta lại khơng muốn vậy vì băng thơng của tuyến tĩnh thấp hơn nhiều so với tuyến động Do đó, ta cần cấu hình tuyến động là tuyến chính cịn tuyến tĩnh làm tuyến dự phịng Điều này được thực hiện bằng cách thêm tùy chọn AD vào câu lệnh cấu hình tĩnh sao cho AD của tuyến tĩnh lớn hơn AD tuyến động, chẳng hạn: Router(config)# ip route 19.7.88.0 255.255.255.0 s0/0/0 130 Lab I.1: Cấu hình định tuyến tĩnh cơ bản Hình I.1 – Sơ đồ mạng Lab 1 Yêu cầu: Sử dụng Cisco Packet Tracer để xây dựng mạng như sơ đồ trên i Đặt tên cho các router và gán địa chỉ IP cho các cổng tương ứng với sơ đồ mạng ii RouterC – S0/0/0 đóng vai trị DCE do đó phải sử dụng câu lệnh clock rate iii iv đã cho trên cổng này Cấu hình định tuyến tĩnh cho các router sử dụng cổng ra vào của lưu lượng mạng là outgoing interface hoặc next – hop Từ các Router, ta phải ping được tất cả địa chỉ trong mạng Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Các bước thực hiện: Bước 1: Thực hiện yêu cầu (i), (ii) và (iii) như sau: Router A Router> enable RouterA(config-if)# no shut down Router# configure terminal RouterA(config-if)# interface f0/0 Router(confìg)# hostname RouterA RouterA(config-if)# ip address 10.0.0.2 RouterA(config)# no ip domain-lookup 255.255.255.0 RouterA(config)# interface s0/0/0 RouterA(config-if)# no shut down RouterA(config-if)# ip address 10.0.3.2 Router(config-if)# end 255.255.255.0 Router# write memory Router B Router C Router> enable Router> enable Router# configure terminal Router# configure terminal Router(config)# hostname RouterB Router (config) # hostname RouterC RouterB(config)# no ip domain-lookup RouterC(config) # no ip domain-lookup RouterB(config)# interface f0/0 RouterC(config) # interface s0/0/0 RouterB(config-if)# ip address 10.0.2.1 RouterC(config-if)# ip address 10.0.3.1 255.255.255.0 255.255.255.0 RouterB(config-if)# no shut down RouterC(config-if) # clock rate 64000 RouterB(config-if)# exit RouterC(config-if) # no shut down RouterB(config)# ip route 10.0.3.0 RouterC(config-if) #exit 255.255.255.0 f0/0 RouterC(config)# ip route 10.0.2.0 RouterB(config)# end 255.255.255.0 10.0.3.2 RouterB# write memory RouterC(config)# end RouterC# write memory Kiểm tra lại cấu hình dùng lệnh show running-config và show ip interface brief để đảm bảo cấu hình đúng, giải quyết sự cố nếu cần Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Bước 2: Kiểm tra bảng định tuyến dùng lệnh show ip route Yêu cầu tất cả mạng con phải được hiển thị (2 mạng con) Ví dụ: Bước 3: Thực hiện yêu cầu (iv) Ví dụ: b) Định tuyến động (Dynamic Routing): Giao thức định tuyến động khơng chỉ thực hiện chức năng tự tìm đường và cập nhật bảng định tuyến, nó cịn có thể xác định tuyến đường đi tốt nhất thay thế khi tuyến đường đi tốt nhất khơng thể sử dụng được Khả năng thích ứng nhanh với sự thay đổi mạng là lợi thế rõ rệt nhất của giao thức định tuyến động so với giao thức định tuyến tĩnh Ưu điểm: Nhược điểm: Đơn giản trong việc cấu hình Tự động tìm ra những tuyến đường thay thế khi mạng thay đổi u cầu xử lí của CPU của Router cao hơn so với static route Tiêu tốn một phần băng thơng trên mạng để xây dựng bảng định tuyến Tất cả các giao thức định tuyến động được xây dựng dựa trên giải thuật Một cách tổng quan giải thuật là một tiến trình (procedure) nhằm giải quyết một vấn đề nào đó Nguyễn Thế Xn Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Một giải thuật định tuyến tối thiểu phải xử lí được những tiến trình sau: Tiến trình chuyển thơng tin định tuyến cho các router khác Tiến trình nhận thơng tin định tuyến từ các router khác Tiến trình xác định tuyến đường tốt nhất dựa trên những thơng tin nhận được từ các router khác Tiến trình để Router có thể phản ứng với sự thay đổi của hệ thống mạng RIP (Routing Information Protocol) OSPF IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) EIGRP (Enhanced IRGP) (Open Shortest Path First) IS-IS (Intermediate System – to – Intermediate System) BGP (Border Gateway Protocol) Bảng I.2 – Các giao thức định tuyến động II Các thuật tốn tìm đường đi Distance- vector routing: được chia làm hai phần distance và vector Distance chính là metric để tới đích, vector là hướng để tới đích nó được Các giao thức Distance-vector cập nhật bảng định tuyến xác định bằng next-hop của tuyến đường cách thường xun gửi update theo chu kì dưới dạng quảng bá (broadcast) Thơng điệp Broadcast bao gồm toàn bảng định tuyến Các giao thức định tuyến Distance-vector có vấn đề chung tượng “Routing-Loop” (thơng tin định tuyến khơng thống nhất giữa các router) Routing-loop xảy ra do các Router khơng được cập nhật (update) ngay lập tức mà phải theo chu kì dẫn tới việc xây dựng bảng định tuyến khơng đúng Hiện tượng “Routing-Loop” đã phát sinh lưu lượng mạng vơ ích gây lãng phí băng thơng và khiến mạng chậm hội tụ Các phương pháp để tránh Loop: Split Horizon: Khi router nhận được cập nhật định tuyến của một mạng từ phía cổng nào thì nó khơng gửi ngược lại cập nhật cho mạng ấy về phía cổng mà nó nhận được nữa Routing Poisoning: bắt đầu hoạt động khi Router nhận thấy một mạng nối tới bị down Nó sẽ quảng bá tới tất cả các Router lân cận nó rằng mạng đó không thể tới được Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Poison – reverse: Khi router láng giềng nhận được bản tin cập nhật về một mạng con bị sự cố có metric = 16 (infinity metric), nó cũng phải ngay lập tức hồi đáp cho láng giềng một bản tin cập nhật về mạng con ấy cũng với metric = 16 Triggered updates: việc phát ra các bản tin Route – poisoning và Poison – reverse phải được thực hiện ngay lập tức mà khơng cần chờ tới hạn định kỳ gửi cập nhật định tuyến được gọi là hoạt động triggered update Hold-down timer: sau nhận poisoned route, router khởi động bộ định thời holddown – timer cho route này Trước khi bộ timer này hết hạn, khơng tin tưởng bất kỳ thơng tin định tuyến nào về route bị sự cố này, ngoại trừ thơng tin đến từ chính láng giềng đã cập nhật cho mình route này đầu tiên Giá trị ngầm định của holddown – timer là 180s RIP for IP Novell’s IPX RIP Xerox Networking System RIP IGRP DEC’s DNA Phase IV Apple Talk’Routing Table Maintenance Protocol (RTMP) Bảng II.1 – Các giao thức định tuyến Distance – Vector Đặc điểm chung của Distance vector: Cập nhật định kì: có nghĩa rằng cứ hết một chu kì thời gian nào đó thì thơng tin cập nhật sẽ được truyền đi Khoảng chu kì này có thể là 10 giây với Apple Talk’RTMP, 30 giây với RIP và 90 giây với IGRP Neighbor: trong cách nhìn của một Router, neighbor có nghĩa là những Router chia sẻ chung những kết nối Một giao thức Distance vector gửi bản thơng tin cập nhật tới các Router neighbor và dựa vào chúng để chuyển thơng tin cập nhật tới những Router neighbor của chúng Cập nhật tồn bộ bảng định tuyến: hầu hết các giao thức distance vector sử dụng cơ chế rất đơn giản là nói cho neighbor của nó tất cả những gì nó biết bằng cách quảng bá tồn bộ bảng định tuyến Ưu điểm: Dễ cấu hình Router ít tốn CPU và bộ nhớ Nguyễn Thế Xn Ly, Bộ mơn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 10 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Các loại Router trong OSPF Hình V.2 – Phân loại OSPF router 10 Chi tiết về vùng (Area) trong OSPF OSPF hỗ trợ hai mức độ phân cấp qua khái niệm vùng (area) Mỗi vùng là một số 32 bit biểu diễn ở dạng IP (vùng a.b.c.d) hay dạng thập phân (vùng x) Vùng 0 là vùng xương sống (backbone), do đó các vùng đều phải kết nối trực tiếp với vùng 0 hay thơng qua kết nối ảo (virtual link) OSPF có một số loại vùng sau: normal area, stub area, totally stubby area, not-so-stubby area (NSSA) và totally NSSA Vùng bình thường (Nomal Area) Mặc định, vùng mang những đặc tính sau: Nhận các thơng tin tóm tắt (summary LSA) từ các vùng khác Nhận các thơng tin từ bên ngồi (external LSA) Nhận các thơng tin mặc định từ bên ngồi (external default LSA) Hình V.3 – Phân loại vùng OSPF Stub Area Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 44 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Hình V.4 – Hoạt động của stub area Vùng Stub khơng nhận các thơng tin từ bên ngồi (external LSA) Vùng Stub nhận các thơng tin tóm tắt (Summary LSA) từ các vùng khác và nhận các thơng tin mặc định Totally Stubby Area Hình V.5 – Hoạt động của Totally Stubby Area Totally Stubby Area là vùng bị hạn chế nhất Router trong loại vùng này chỉ tin tưởng vào các thơng tin tóm tắt mặc định (default summary route) từ Nguyễn Thế Xn Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 45 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến ABR Khơng tồn tại thơng tin từ bên ngồi của OSPF (external route) hay thơng tin tóm tắt (summary) trong bảng định tuyến Đây là một mở rộng của vùng stub nên mang đầy đủ các các đặc tính của vùng Stub Những đặc tính của vùng Totally Stub: Khơng nhận các thơng tin tóm tắt (summary LSA) Khơng nhận các thơng tin từ bên ngồi (external LSA) Chỉ nhận các thơng tin về tuyến mặc định Khơng tạo ra các summary LSA Not – So – Stubby - Area: Hình V.6 – Hoạt động của Totally NSSA Totally Not-So-Stubby Area Loại vùng này là một mở rộng của NSSA, nếu vùng 1 là totally NSSA thì sẽ mang những đặc tính sau: Khơng chấp nhận external LSA Khơng chấp nhận các thơng tin tóm tắt summary LSA 11 Các loại mơi trường OSPF: Có kiểu mạng định nghĩa OSPF Đa truy cập quảng bá (Broadcast Multi-Access/BMA), Đa truy cập không quảng bá (Non-Broadcast Multi-Access/NBMA) và Điểm – Điểm (Point-to-Point) BMA BMA sử dụng kiến trúc mạng (cấu trúc liên kết hình học và cách thức truy cập mạng) tương tự như ETHERNET Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 46 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Q tải là hậu quả xảy ra với BMA khi có nhiều router được kết nối thực hiện q trình thiết lập mối quan hệ và trao đổi thơng tin trạng thái Giải pháp cho vấn đề trên là bầu ra một router làm đại diện cho BMA Router đó được gọi là Designated Router (DR) DR sẽ thiết lập mối quan hệ với mọi router khác trong mạng quảng bá Các router cịn lại sẽ chỉ gửi thơng tin về trạng thái liên kết cho DR Sau đó DR sẽ gửi thơng tin này cho mọi router khác trong mạng sử dụng địa chỉ multicast 224.0.0.5 Rõ ràng DR đóng vai trị như một người phát ngơn chung Việc bầu ra DR rất có hiệu quả nhưng cũng có một nhược điểm DR trở thành một tâm điểm nhạy cảm đối với sự cố Do đó, cần một Router thứ hai được bầu ra để làm đại diện dự phịng – Backup DR (BDR), Router này sẽ đảm trách vai trị của DR nếu DR bị sự cố Địa chỉ multicast 224.0.0.6 được sử dụng để truyền thơng giữa các DR và BDR Lựa chọn DR và BDR: q trình bầu chọn DR và BDR được tiến hành ngay sau khi cổng của Router đầu tiên được kết nối vào mạng đa truy cập và được cấu hình giao thức OSPF Q trình này có thể mất vài phút, sau khi tất các Router được bật, Router có chỉ số ID lớn nhất có thể là DR Q trình lựa chọn DR và BDR sẽ theo qui tắc sau: DR: Router có chỉ số Priority lớn nhất BDR: Router có chỉ số Priority lớn thứ hai Trong trường hợp các Router có chỉ số Priority bằng nhau thì Router nào có chỉ số ID (Router ID) cao nhất làm DR Hình V.7 – Bầu chọn DR và BDR Nguyễn Thế Xn Ly, Bộ mơn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 47 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Trong hình trên RouterC được chọn làm DR vì có độ ưu tiên cao nhất RouterB được chọn làm BDR vì có độ ưu tiên cao thứ hai và có Địa chỉ ID cao hơn RouterA Router ID: dùng để chọn DR và BDR trong mạng Router ID đơn giản là Địa chỉ IP, nó là duy nhất với mỗi Router Nó được chọn như sau: Người quản trị mạng cấu hình trực tiếp Nếu khơng được cấu hình, sẽ chọn địa chỉ IP lớn nhất của cổng ảo (Loopback interface) Nếu khơng có Loopback interface, Địa chỉ IP lớn nhất của cổng vật lí (đang hoạt động) sẽ được chọn làm Router ID Khi DR được chọn, nó sẽ vẫn là DR cho đến khi các điều kiện sau xảy ra: Router ID bị lỗi OSPF trên DR bị lỗi Cổng (interface) trên DR bị lỗi Thay đổi DR và DBR: Trong trường hợp DR bị lỗi, BDR sẽ làm DR và sẽ có tiến trình lựa chọn để chọn ra Router mới làm BDR Khi Router có Địa chỉ IP lớn nhất tham gia vào mạng thì DR và BDR vẫn khơng thay đổi (khơng chọn lại DR và BDR) Hình V.8 – Trường hợp 1 – Khơng bầu lại DR/BDR Nếu DR cũ hết lỗi, tham gia vào mạng coi Router Other (Router thành viên) Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 48 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Hình V.9 – Trường hợp 2 – Khơng bầu lại DR/BDR Khi BDR bị lỗi, một tiến trình sẽ lựa chọn các Router cịn lại trừ DR để làm BDR (với Router ID lớn nhất) Hình V.10 – Bầu lại DBR Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 49 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Chỉ khi cả DR và BDR bị lỗi, OSPF sẽ tiến hành tính tốn lựa chọn lại DR và BDR Hình V.11 – Bầu lại DR và BDR Point-to-Point Mơi trường điểm đến điểm là mơi trường truyền dẫn được đóng gói HDLC/PPP, Frame Relay/ATM point-to-point subinterface Khơng có bầu chọn DR/BDR trong mơi trường này Các gói tin OSPF được gửi đi ở dạng multicast Hình V.12 – Minh họa về mạng Point – to - Point NBMA Kết nối mạng chứa router khơng có khả quảng bá Hình V.13 – Minh họa về mạng NBMA Tương tự như BMA, NBMA cũng bầu DR/BDR để giải quyết tình trạng q tải trong mạng NBMA có 5 chế độ làm việc là quảng bá, khơng quảng bá, điểm – đa điểm, điểm – điểm khơng quảng bá và điểm – điểm Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 50 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Chế độ làm việc Cấu trúc liên kết Địa chỉ Thời gian Thiết lập Định nghĩa OSPF trong NBMA mạng con gửi Hello mối quan hệ bởi RFC hoặc (giây) hàng xóm Cisco Tự động, Cisco Người quản trị RFC Quảng bá Lưới lưới Như nhau 10 Không quảng bá Lưới lưới Như nhau 30 từng phần từng phần Điểm – Đa điểm Điểm – đa điểm không quảng bá Điểm – điểm Lưới phần hoặc sao Lưới phần hoặc sao Như nhau Như nhau 30 cấu hình, bầu DR/BDR Tự động, RFC khơng bầu DR/BDR Người quản trị Cisco cấu hình, khơng bầu Lưới phần Khác nhau sao, sử dụng cổng 30 bầu DR/BDR logic (subinterface) trên từng 10 cổng logic DR/BDR Tự động, Cisco không bầu DR/BDR Bảng V.7 – Tóm tắt các chế độ làm việc của NBMA 12 Chi tiết về thiết lập quan hệ hàng xóm (Adjacency) OSPF thiết lập quan hệ Adjacency giữa các Router láng giềng nhằm mục đích trao đổi thơng tin định tuyến Trong mơi trường quảng bá, khơng phải Router nào cũng có khả năng thiết lập quan hệ Adjacency với tất cả các router khác Gói tin Hello chịu trách nhiệm thiết lập và duy trì mối liên hệ này Hình V.14 – Thiết lập và duy trì mối quan hệ bằng gói tin Hello Nguyễn Thế Xn Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 51 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Q trình trong hình V.14 được mơ tả như sau: Đầu tiên Router OSPF sẽ gửi gói tin Hello đến Địa chỉ multicast 224.0.0.5 Gói tin định kì gửi đến tất cổng giao tiếp có hỗ trợ OSPF với khoảng thời gian tùy thuộc vào từng loại cổng giao tiếp Trong môi trường broadcast như Ethernet hay dạng Point-to-Point, thời gian là 10 giây Trong mơi trường non-broadcast như Frame Relay hay ATM, khoảng thời gian này là 30 giây Gói tin Hello sẽ định kì gửi đi đến tất cả các cổng giao tiếp của Router có chạy OSPF Khi Router phát hiện thấy có Router láng giềng nhờ vào gói tin Hello nhận được, truyền thơng hai chiều thiết lập Trong mơi trường broadcast và NBMA, gói tin Hello cịn được sử dụng để chọn ra các Router chỉ định DR/BDR Sau thiết lập truyền thông hai chiều, thiết lập quan hệ liền kề adjacency, việc ra quyết định thiết lập quan hệ adjacency dựa vào trạng thái của Router láng giềng và công nghệ mạng dùng để kết nối hai Router Nếu kiểu network là broadcast hay non-broadcast, quan hệ adjacency sẽ được thiết lập giữa các Router láng giềng Để thiết lập quan hệ adjacency, đầu tiên Router sẽ tiến hành đồng bộ hóa cơ sơ dữ liệu bằng cách gửi gói tin DBD mơ tả cơ sở dữ liệu cho nhau Tiến trình này gọi là tiến trình trao đổi cơ sở dữ liệu Khi đó hai Router sẽ thiết lập quan hệ master/slave Mỗi gói tin mơ tả cơ sở dữ liệu được gửi đi bởi master sẽ chứa số tuần tự đánh dấu gói tin Router slave sẽ báo nhận gói tin này bằng cách gửi gói tin chứa số thuần tự này để hồi đáp Router ở trạng thái sau khi thiết lập quan hệ liền kề adjacency: Down State, Attemp State, Init State, 2-way State, Exstart State, Exchange State, Loading State, Full State Các trạng thái được mơ tả vắn tắt trong bảng V.8 dưới đây: Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 52 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Trạng thái Down State Attemp State Giải thích Router khơng nhận được các thơng tin về Router kế cận Trạng thái này chỉ tồn tại trong mạng NBMA Ở trạng thái này, Router sẽ khơng nhận được thơng tin từ các Router hàng xóm nhưng vẫn nỗ lực tạo mối quan hệ với chúng bằng cách gửi các Init State 2-way State gói tin Hello theo định kỳ đến chúng Tiến trình gửi gói tin Hello một chiều Khi thiết lập quan hệ hai chiều, Router sẽ đặt ở trạng thái 2-way State Khi đó, sẽ bắt đầu thiết lập quan hệ liền kề, các Router chỉ Exstart State Exchange State định DR/BDR sẽ được chọn Trạng thái này là sự bắt đầu tiến trình đồng bộ hóa cơ sở dữ liệu Master và slave được chọn trong trạng thái này Ở trạng thái này, Router mơ tả trạng thái cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết thơng qua gói tin DBD (Database Descriptor) Mỗi gói tin DBD được đánh số thứ tự để phân biệt Tại mỗi thời điểm chỉ cho phép gửi đi một gói tin DBD Gói tin request cũng được gửi Loading State Full State đi để yêu cầu cập nhật các gói tin LSA Ở trạng thái này, gói tin LS Request được gửi đi để u cầu trạng thái mới nhất của LSA Sau khi nhận gói tin LS Update, cơ sở dữ liệu của hai Router đã đồng bộ hóa và Router sẽ chuyển sang trạng thái Full Các trạng thái 2 – way và Exstart được minh họa bởi Hình V.15 và V.16 dưới đây: Nguyễn Thế Xn Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 53 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Hình V.15 – Mơ tả hoạt động của trạng thái 2 - way Hình V.16 – Mơ tả hoạt động của trạng thái Exstart 13 Lab 4 – Cấu hình OSPF cơ bản Hình V.17 – Sơ đồ mạng Lab 4 Nguyễn Thế Xn Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 54 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Yêu cầu: i ii iii iv Sử dụng Cisco Packet Tracer để xây dựng mạng như sơ đồ đã cho Đặt tên, gán địa chỉ IP cho các router và các cổng tương ứng Chú ý: các cổng Austin – S0/0 và Houston – S0/0 đóng vai trị DCE nên cần có câu lệnh clock rate trên các cổng này Kích hoạt OSPF để định tuyến giữa các mạng con Các router phải ping được tất cả các địa chỉ trong mạng và ngược lại Cấu hình: Bước 1: Thực hiện u cầu (i), (ii) và (iii) Austin Router Router>enable Router#configure terminal Router(config)#hostname Austin Austin(config)#interface fastethernet 0/0 Austin(config-if)#ip address 172.16.10.1 255.255.255.0 Austin(config-if)#no shutdown Austin(config-if)#interface serial 0/0 Austin(config-if)#ip address 172.16.20.1 255.255.255.252 Austin(config-if)#clock rate 64000 Austin(config-if)#no shutdown Austin(config-if)#exit Austin(config)#router ospf Austin(config-router)#network 172.16.10.0 0.0.0.255 area Austin(config-router)#network 172.16.20.0 0.0.0.3 area Austin(config-router)#end Austin#write memory Moves to privileged mode Moves to global configuration mode Sets the host name Moves to interface configuration mode Assigns an IP address and netmask Enables the interface Moves to interface configuration mode Assigns an IP address and netmask DCE cable plugged in this side Enables the interface Returns to global configuration mode Starts OSPF process 1 Any interface with an address of 172.16.10.x/24 is to be put into area 0 Any interface with an address of 172.16.20.x/30 is to be put into area 0 Returns to privileged mode Saves the configuration to NVRAM Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 55 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Houston Router Router>enable Router#configure terminal Router(config)#hostname Houston Houston(config)#interface fastethernet 0/0 Houston(config-if)#ip address 172.16.30.1 255.255.255.0 Houston(config-if)#no shutdown Houston(config-if)#interface serial0/0 Houston(config-if)#ip address 172.16.40.1 255.255.255.252 Houston(config-if)#clock rate 64000 Houston(config-if)#no shutdown Houston(config)#interface serial 0/1 Houston(config-if)#ip address 172.16.20.2 255.255.255.252 Houston(config-if)#no shutdown Houston(config-if)#exit Houston(config)#router ospf Houston(config-router)#network 172.16.20.0 0.0.0.3 area Houston(config-router)#network 172.16.30.0 0.0.0.255 area Houston(config-router)#network 172.16.40.0 0.0.0.3 area Houston(config-router)#end Houston#write memory Moves to privileged mode Moves to global configuration mode Sets the host name Moves to interface configuration mode Assigns an IP address and netmask Enables the interface Moves to interface configuration mode Assigns an IP address and netmask DCE cable plugged in this side Enables the interface Moves to interface configuration mode Assigns an IP address and netmask Enables the interface Returns to global configuration mode Starts OSPF process 1 Any interface with an address of 172.16.20.x/30 is to be put into area 0 Any interface with an address of 172.16.30.x/24 is to be put into area 0 Any interface with an address of 172.16.40.x/30 is to be put into area 0 Returns to privileged mode Saves the configuration to NVRAM Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 56 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Router>enable Router#configure terminal Router(config)#hostname Galveston Galveston(config)#interface fastethernet 0/0 Galveston(config-if)#ip address 172.16.50.1 255.255.255.0 Galveston(config-if)#no shutdown Galveston(config-if)#interface serial 0/1 Galveston(config-if)#ip address 172.16.40.2 255.255.255.252 Galveston(config-if)#no shutdown Galveston(config-if)#exit Galveston(config)#router ospf Galveston(config-router)#network 172.16.40.0 0.0.0.3 area Galveston(config-router)#network 172.16.50.0 0.0.0.255 area Galveston(config-router)#end Galveston#write memory Moves to privileged mode Moves to global configuration mode Sets the host name Moves to interface configuration mode Assigns an IP address and netmask Enables the interface Moves to interface configuration mode Assigns an IP address and netmask Enables the interface Returns to global configuration mode Starts OSPF process 1 Any interface with an address of 172.16.40.x/30 is to be put into area 0 Any interface with an address of 172.16.50.x/24 is to be put into area 0 Returns to privileged mode Saves the configuration to NVRAM Kiểm tra lại cấu hình dùng lệnh show running-config và show ip interface brief để đảm bảo cấu hình đúng, giải quyết sự cố nếu cần Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 57 Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến Bước 2: Kiểm tra bảng định tuyến bằng câu lệnh show ip route, đảm bảo tất cả các mạng con đều được hiển thị trong bảng định tuyến (5 mạng con) Ví dụ: Bước 3: Ví dụ: Thực hiện yêu cầu (iv) Nguyễn Thế Xuân Ly, Bộ môn Mạng Truyền thông, Khoa CNTT, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Page 58 ... cấu hình cân bằng tải qua những đường có cost khơng bằng nhau bằng cách sử dụng lệnh variance như trong IGRP: Cú pháp: Router (config-router)# variance var Trong đó var là tỉ số từ 1-128, mặc định là 1 (equal-cost) Nếu var >1, thì ta sẽ lấy var nhân với Metric của đường có... Lệnh này hiển thị các thơng số và trạng thái hoạt động hiện tại của các giao thức định tuyến Thơng tin hiển thị: giao thức định tuyến sử dụng, thời gian, các giao thức được redistribute, và mạng mà giao thức quảng Show ip eigrp interfaces... Cơ bản về định tuyến và các giao thức định tuyến EIGRP là giao thức định tuyến lai giữa Distance vector và Link-state, tận dụng và phát huy những ưu điểm của 2 kỹ thuật định tuyến trên EIGRP là giao thức độc quyền của Cisco, được đưa vào năm 1994, được phát triển từ giao thức