Chương 3: Giáo thực định tuyến OSPF

Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF 42 CHƢƠNG 3: OSPF 3.1. Tổng quan OSPF là giao thức định tuyến dạng link-state thường được dùng để triển khai trên hệ thống mạng phức tạp. OSPF tự xây dựng cơ chế để đảm bảo độ tin cậy chứ không sử dụng các giao thức chuyển vận như TCP để đảm bảo độ tin cậy. OSPF là giao thức định tuyến dạng classless nên có hỗ trợ VLSM và discontiguous network. OSPF sử dụng địa chỉ multicast 224.0.0.5 (all SPF routers) và 224.0.0.6 (DR và BDR routers) để gửi các thông điệp Hello và Update. OSPF còn có khả năng hỗ trợ chứng thực dạng plain text và dạng MD5. OSPF sử dụng giải thuật Dijkstra để xây dựng bảng định tuyến. Đây là giải thuật xây dựng các đường đi ngắn nhất SPT (shortest-path tree) để đi đến đích. Thông điệp quảng cáo LSA mang thông tin của router và trạng thái các láng giềng lân cận. Dựa trên các thông tin học được khi trao đổi các thông điệp LSA, OSPF sẽ xây dựng topology mạng. 3.2. Các loại gói tin OSPF OSPF có 5 loại gói tin là Hello, Database Description, Link State Request, Link State Update, Link State Acknowledge. - Hello: gói tin Hello dùng để phát hiện trao đổi thông tin của các router cận kề. - Database Description: gói tin này dùng để chọn lựa router nào sẽ được quyền trao đổi thông tin trước (master/slave). - Link State Request: gói tin này dùng để chỉ định loại LSA dùng trong tiến trình trao đổi các gói tin DBD. - Link State Update: gói tin này dùng để gửi các gói tin LSA đến router cận kề yêu cầu gói tin này khi nhận thông điệp Request. - Link State Acknowledge: gói tin này dùng để báo hiệu đã nhận gói tin Update. Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF 43 3.3. Các loại thông điệp LSA Bảng 3.1 - Các loại thông điệp LSA Loại LSA Chức năng 1 Router Mô tả trạng thái, đơn giá của kết nối đến router cận kề và IP prefix của các kết nối point-to-point. 2 Network Mô tả số lượng router và subnet mask trên đoạn mạng. 3 Summary Network Mô tả đích đến ở ngoài vùng nhưng cùng OSPF domain. Thông tin tóm tắt của một vùng sẽ được gửi đến vùng khác. 4 Summary ASBR Mô tả thông tin của ASBR. Không có sự tóm tắt LSA Type 4 này trong một vùng đơn. 5 External Mô tả các tuyến đường đi đến các đích ở ngoài OSPF domain. Mỗi External LSA biểu diễn cho mỗi subnet. 6 Group Membership Mô tả quan hệ thành viên nhóm multicast OSPF (MOSPF). 7 NSSA Mô tả các tuyến đường đến các đích ở xa. 8 Unused Không sử dụng. 9 – 11 Opaque Được sử dụng để tính toán các tuyến đường sử dụng cho kỹ thuật quản lý lưu lượng của công nghệ MPLS. 3.4. Khái niệm Vùng 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 định dạng IP (vùng 0.0.0.0) hay dạng thập phân (vùng 0). Vùng 0 là vùng trung tâm. Tất cả các vùng khác đều phải kết nối trực tiếp với vùng 0 hay kết nối qua virtual link. OSPF có một số loại vùng sau: normal area, stub area, totally stubby area, not-so-stubby area (NSSA), totally not-so-stubby area. Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF 44 3.4.1. Normal Area Mặc định, normal area mang những đặc tính sau: - Nhận các thông tin tóm tắt (summary LSA) từ các vùng khác. - Nhận các thông tin từ bên ngoài (external LSA). - Nhận các thông tin mặc định từ bên ngoài (external default LSA). Xét ví dụ sau, vùng 1 và vùng 2 là các vùng bình thường, các route IGRP được phân phối vào vùng 1 và các route RIP được phân phối vào vùng 2. Hình 3.1 - Các loại vùng trong OSPF 3.4.2. Stub Area Vùng Stub không nhận các thông tin từ bên ngoài (external LSA). Vùng stub nhận các thông tin tóm tắt (Summary LSA) từ các vùng khác và nhận các thông tin mặc định (default route) và xem như là các thông tin tóm tắt (summary route). Trong hình ở dưới, vùng 1 được định nghĩa là vùng stub. Không có redistribution trên router I, H hay G vì vùng stub không nhận các LSA Type 5. Các RIP route được nhận tại router E là các external route sẽ bị chặn tại router F, tuy nhiên area 1 vẫn nhận các summary route đến từ vùng 2 tại router F (ABR). Các thông tin tóm tắt mặc định (default summary LSA) cũng được nhận tại ABR (router F) để vào vùng 1. Nghĩa là nếu router I, H hay G muốn gửi gói tin đi đến đích ở ngoài (external destination) thì sẽ gửi gói đến router ABR gần nhất là router F. Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF 45 Hình 3.2 - Area 1 là vùng stub của OSPF  Cấu hình vùng 1 của OSPF là vùng Stub RouterF# router ospf 1 area 1 stub RouterG# router ospf 1 area 1 stub RouterH# router ospf 1 area 1 stub RouterI# router ospf 1 area 1 stub 3.4.3. Totally Stubby Area Totally Stubby Area là vùng bị hạn chế nhất. Router trong vùng loại này chỉ tin tưởng vào các thông tin tóm tắt mặc định (default summary route) từ ABR. Không tồn tại thông tin từ bên ngoài của OSPF (external route) hay thông tin tóm tắt (summary route) trong bảng định tuyến. Đây là một mở rộng của vùng stub nên mang đầy đủ các đặc tính của vùng stub. Vùng Totally Stubby mang những đặc tính là không nhận các thông tin tóm tắt (summary LSA), Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF 46 không nhận các thông tin từ bên ngoài (external LSA). Vùng Totally Stubby chỉ nhận các thông tin mặc định (default route) và xem như là các thông tin tóm tắt (summary route). Trong hình dưới, vùng 1 không nhận bất cứ thông tin tóm tắt (summary route) và các thông tin từ bên ngoài (external route). Chỉ có các route mà vùng 1 nhận được từ các vùng lân cận - intra area (các route được đánh dấu O trong bảng định tuyến) và các route mặc định (default route) mới được chấp nhận tại ABR (các route được đánh dấu O IA trong bảng định tuyến). Chú ý rằng sự khác nhau giữa vùng stubby và vùng totally stubby là việc OSPF không tạo ra các summary LSA trong vùng totally stubby. Lệnh no-summary được dùng để tránh việc gửi các summary LSA trong area 1.  Cấu hình ABR (Router F) tạo Area 1 là vùng Totally Stubby RouterF# router ospf 1 area 1 stub no-summary RouterG# router ospf 1 area 1 stub RouterH# router ospf 1 area 1 stub RouterI# router ospf 1 area 1 stub 3.4.4. Not-So-Stubby Area (NSSA) NSSA là một mở rộng của vùng stub. Trong hình dưới, giả sử vùng1 được định nghĩa là vùng stub và có yêu cầu phân phối (redistribution) các IGRP route vào vùng này. Nếu vùng1 định nghĩa là vùng stub thì sẽ không thực hiện được điêu đó. Để phân phối các IGRP route vào vùng 1, vùng 1 cần phải được thay đổi thành NSSA area. Khi đó, các IGRP route sẽ được phân phối vào vùng NSSA ở dạng LSA Type 7. NSSA cho phép nhận các route từ bên ngoài vào OSPF domain thông qua vùng stub. Khi ASBR router nhận một route đi vào AS, router sẽ tạo ra LSA Type 7. Router ABR sẽ chuyển Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF 47 đổi LSA Type 7 thành LSA Type 5 để quảng cáo tiếp vào AS. Do đó, LSA Type 7 chỉ tồn tại trong NSSA area. NSSA được hỗ trợ từ Cisco IOS 11.2 trở lên. NSSA mang các đặc tính là chấp nhận các LSA Type 7 mang các thông tin từ bên ngoài vào NSSA. Các LSA Type 7 sẽ được chuyển đổi thành LSA Type 5 tại các router biên NSSA ABR để quảng cáo đi tiếp trong mạng OSPF. NSSA không chấp nhận các external LSA nhưng chấp nhận các summary LSA. Còn các IGRP route sẽ được chuyển đổi thành các LSA Type 7. Hình 3.3 - Cấu hình vùng 1 thành NSSA LSA Type 7 được tạo ra trong area 1 tại router I và được chuyển đổi thành LSA Type 5 bởi NSSA ABR là router F.  NSSA LSA Output RouterI#show ip ospf database nssa-external 10.10.10.0 LS age: 36 Options: (No TOS-capability, Type 7/5 translation, DC) LS Type: AS External Link Link State ID: 10.10.10.0 (External Network Number) Advertising Router: 141.108.1.21 LS Seq Number: 80000001 Checksum: 0x4309 Length: 36 Network Mask: /24 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF 48 Metric Type: 2 (Larger than any link state path) TOS: 0 Metric: 20 Forward Address: 141.108.1.21 External Route Tag: 0 Bit P được bật lên để báo hiệu chuyển đổi LSA Type 7 thành LSA Type 5. - Nếu bit P = 0, router NSSA ABR sẽ không chuyển đổi thành LSA Type 5, điều này xảy ra khi router NSSA ASBR cũng là router NSSA ABR. - Nếu bit P = 1, router NSSA ABR (nếu có nhiều router loại này thì sẽ chọn router có router ID nhỏ nhất) thì sẽ chuyển đổi LSA Type 7 thành LSA Type 5. P là viết tắt của Propagation. Router ABR sẽ ra quyết định dựa trên giá trị của bit này.  Cấu hình NSSA RouterF# router ospf 1 area 1 nssa RouterG# router ospf 1 area 1 nssa RouterH# router ospf 1 area 1 nssa RouterI# router ospf 1 area 1 nssa Sau khi định nghĩa vùng 1 là NSSA, vùng này sẽ mang những đặc tính sau: - Vùng 1 không chấp nhận các LSA Type 5. Nghĩa là không nhận các thông tin về RIP route. - Tất cả các IGRP route được phân phối vào OSPF domain ở dạng LSA Type 7. Chỉ có LSA Type 7 mới tồn tại trong NSSA area. - Tất cả các LSA Type 7 được chuyển đổi thành LSA Type 5 bởi router NSSA ABR và được phân phối vào OSPF domain ở dạng LSA Type 5. Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF 49 3.4.5. 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: - Vùng 1 không chấp nhận các RIP route vì đây là các external route. - Vùng 1 không chấp nhận các thông tin tóm tắt summary LSA. - Router F (ABR) sẽ chịu trách nhiệm tạo default summary LSA. Totally NSSA mang những đặc tính sau: - Không chấp nhận summary LSA. - Không chấp nhận external LSA. - LSA Type 7 sẽ được chuyển đổi thành LSA Type 5 tại router NSSA ABR.  Cấu hình Totally NSSA Area trên NSSA ABR, Router F RouterF# router ospf 1 area 1 nssa no-summary RouterG# router ospf 1 area 1 nssa RouterH# router ospf 1 area 1 nssa RouterI# router ospf 1 area 1 nssa  Default Summary Route Khi định nghĩa một vùng NSSA làm totally stubby area, các router NSSA ABR sẽ tạo ra default summary route. Nếu NSSA vùng không định nghĩa làm totally stubby area, router NSSA ABR sẽ không tạo ra default summary route. Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF 50  Cấu hình tạo Default Summary Route vào NSSA Area RouterA# router ospf 1 area 1 nssa no-summary 3.5. OSPF Media Types Có 4 loại môi trường truyền dẫn OSPF là môi trường multiaccess, point-to-point, nonbroadcast multiaccess và demand circuit. 3.5.1. Môi trƣờng Multiaccess Môi trường multiaccess là môi trường truyền dẫn như ethernet, fast ethernet, gigabit ethernet, FDDI. Trong môi trường mạng broadcast, OSPF sẽ tiến hành bầu chọn DR, BDR để giảm thiểu lưu lượng trên đoạn mạng. Hình 3.4 - OSPF chạy trên môi trƣờng multiaccess Router A được chọn làm DR vì có độ ưu tiên cao nhất. Router B được chọn làm BDR, B và C có độ ưu tiên bằng nhau nên BDR được chọn dựa trên router ID cao nhất là router B. Các router sẽ thiết lập quan hệ với DR và BDR. 3.5.2. Môi trƣờng Point-to-Point Môi trường point-to-point là môi trường truyền dẫn được đóng gói HDLC/PPP, Frame Relay/ATM point-to-point subinterface. Không có sự bầu chọn DR/BDR trong môi trường này. Các gói tin OSPF được gửi đi ở dạng multicast. Ở ví dụ dưới, router A kết nối point-to- point đến các router khác và thiết lập quan hệ trạng thái đến router B, C và D. Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF 51 Hình 3.5 - Các kết nối điểm-điểm giữa các router 3.5.3. Môi trƣờng Nonbroadcast Multiaccess Môi trường NBMA là môi trường truyền dẫn như Frame Relay, X.25, ATM. Có 3 mô hình truyền dẫn trong môi trường NBMA là mô hình broadcast, mô hình point to point và mô hình point to multipoint. a. Mô hình broadcast Để giả lập môi trường NBMA thành môi trường broadcast cần tiến hành bầu chọn DR và BDR. Có hai cách để cấu hình: 1. Sử dụng lệnh network-type broadcast 2. Sử dụng lệnh neighbor. Như ví dụ ở dưới, môi trường NBMA là Frame Relay. Router A kết nối với các router khác B, C, D và E thông qua các PVC. Hình 3.6 - Môi trƣờng NBMA là Frame Relay  Cấu hình mạng dạng Broadcast RouterA# interface serial 0 encapsualtion frame-relay ip ospf network-type broadcast Lệnh ip ospf network-type broadcast cần được cấu hình trên các cổng Frame Relay của tất cả các router. [...].. .Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF Một cách khác để mô phỏng mô hình broadcast là sử dụng lệnh neighbor, cần cấu hình lệnh này lên hub router là router A Router A cần được cấu hình có độ ưu tiên cao để luôn là DR 52 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF  Cấu hình lệnh neighbor trên Hub Router RouterA# interface serial 0 encapsulation frame-relay ip address 141.108.1.1 255.255.255.0 ip ospf. .. (Adjacency) OSPF thiết lập quan hệ liền kề adjacency giữa các router láng giềng nhằm mục đích trao đổi các thông tin định tuyến Trong môi trường broadcast, không 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 quan hệ này Đầu tiên router OSPF sẽ gửi gói tin hello đến địa chỉ multicast 224.0.0.5 Gói tin này sẽ định. .. của demand circuit: 1 Ngăn chặn các gói tin Hello 54 Chƣơng 3 - OSPF Giáo trình khóa học BSCI 2 Ngăn chặn sự làm tươi các gói LSA Chỉ với network type là point to multipoint thì mới có tính năng định kỳ ngăn chặn các gói tin Hello Đối với network type khác gói tin Hello vẫn gửi được qua cổng giao tiếp Sự làm tươi các gói LSA sẽ không xảy ra định kỳ sau 30 phút khi cấu hình demand circuit Có hai tình huống... Length: 28 55 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF Network Mask: /0 TOS: 0 Metric: 16777215 Một lưu ý là cần cấu hình demand circuit ở vùng khác vùng trung tâm (backbone area) vì backbone không thể cấu hình làm stub hay NSSA  Cấu hình Demand Circuit RouterA# interface serial 0 encapsulation frame-relay ip address 141.108.1.1 255.255.255.0 ip ospf network-type point-to-multipoint ip ospf demand-circuit... 141.108.1.1 255.255.255.0 ip ospf priority 10 ! router ospf 1 neighbor 141.108.1.2 neighbor 141.108.1.3 neighbor 141.108.1.4 neighbor 141.108.1.5 b Mô hình Point-to-Point Trong mô hình này, mỗi PVC phải được định nghĩa là các point-to-point subinterface với các subnet khác nhau Khi cấu hình, không cần chỉ định network type vì các subinterface mặc định có network type là point-to-point Lợi ích của mô... các gói tin LSA R2#show ip ospf neighbor Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface 58 Chƣơng 3 - OSPF Giáo trình khóa học BSCI 1.1.1.1 1 EXCHANGE/DR 0:00:30 10.10.3.1 Ethernet0 g Loading State Ở trạng thái này, gói tin LS Request được gửi đi để yêu cầu trạng thái mới nhất của LSA Router R1 gửi gói tin LS Request để nhận được trạng thái mới nhất của LSA R2#show ip ospf neighbor Neighbor ID Pri... Point-to-Multipoint Nonbroadcast RouterA# interface serial 0 encapsulation frame-relay ip address 141.108.1.1 255.255.255.0 ip ospf network-type point-to-multipoint non-broadcast ! router ospf 1 neighbor 141.108.1.2 neighbor 141.108.1.3 neighbor 141.108.1.4 neighbor 141.108.1.5 3.6 OSPF Demand Circuit Ban đầu quan hệ liền kề adjacency được thiết lập để trao đổi thông tin Sau một khoảng thời gian sẽ thiết... DR/BDR và chỉ yêu cầu 1 mạng con Cần cấu hình network type trên tất cả các router A, B, C, D và E 53 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 3 - OSPF  Cấu hình dạng mạng Point-to-Multipoint (trên tất cả các router) RouterA# interface serial 0 encapsulation frame-relay ip address 141.108.1.1 255.255.255.0 ip ospf network-type point-to-multipoint Đôi khi một số môi trường NBMA không có khả năng hỗ trợ multicast... đến tất cả các cổng giao tiếp có hỗ trợ OSPF với khoảng thời gian gửi tuỳ thuộc vào từng loại cổng giao tiếp Trong môi trường broadcast như Ethernet hay point-to-point, thời gian này là 10 giây Trong môi trường non-broadcast như Frame Relay hay ATM, khoảng thời gian này là 30 giây Gói tin hello sẽ định kỳ gửi đi đến tất cả các cổng giao tiếp của router có chạy OSPF Khi router phát hiện thấy có router... dụng để chọn ra các router chỉ định DR/BDR Sau khi thiết lập được truyền thông hai chiều, sẽ thiết lập quan hệ liền kề adjacency, việc ra quyết định thiết lập quan hệ adjacency dựa trên trạng thái của router láng giềng và kiểu công nghệ mạng được dùng để kết nối hai router Nếu kiểu network là broadcast hay nonbroadcast, quan hệ adjacency sẽ được thiết lập giữa các router chỉ định DR/BDR Các trường hợp