Thiết kế và cấu hình mạng thông tin sử dụng giao thức định tuyến ospf

Đồ Án Tốt Nghiệp Mục lục LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH I Định nghĩa phân loại mạng máy tính Định nghĩa mạng máy tính Phân loại máy tính 2.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý 2.2 Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng II Mơ hình tham chiếu OSI .7 Giới thiệu mơ hình OSI Các tầng mơ hình OSI 11 2.1.Tầng vật lý (Physical layer) 11 2.2.Tầng liên kết liệu (Data link layer) 11 2.3.Tầng mạng (Network layer) .11 2.4.Tầng giao vận (Transport layer) 12 2.5.Tầng phiên (Session layer) .12 2.6.Tầng trình diễn (Presentation layer) .13 2.7 Tầng ứng dụng (Application layer) 13 III Giao thức TCP/IP 14 Tổng quan 14 Ưu điểm TCP/IP .14 Kiến trúc giao thức TCP/IP 15 Các lớp tương ứng OSI TCP/IP 15 Các tầng giao thức TCP/IP 16 5.1 Tầng mạng truy cập (Network Access Layer) 16 5.2 Tầng Internet (Internet Layer) 17 5.2.1 Giao thức truyền thông IP (Internet Protocol) .17 5.2.2 Giao thức chuyển địa ARP (Address Resolution Protocol) 20 Đồ Án Tốt Nghiệp 5.2.3 Giao thức chuyển ngược địa RARP ( Reverse Address Resolution Protocol ) 21 5.2.4 Giao thức điều khiển truyền tin (Internet Control Message Protocol ICMP) 22 5.3 Tầng giao vận ( Transport ) 24 5.3 Giao thức không kết nối (User Datagram Protocol - UDP) 25 5.3.2 Giao thức điều khiển truyền tin (Transmission Control Protocol - TCP) 27 5.4 Tầng ứng dụng TCP/IP .32 5.4.1 Dịch vụ tên miền (Domain Name Service - DNS) 32 5.4.2 Đăng nhập từ xa (Telnet) .32 5.4.3 Thư điện tử (Electronic Mail) .33 5.4.4 Giao thức truyền tệp (File Transfer Protocol - FTP) 33 Cơ chế địa Internet ( Addressing ) .34 a Địa lớp A 35 b Địa lớp B 35 c Địa lớp C 35 d Mạng ( Subnet ) Mặt nạ mạng ( Subnets Mask) .36 e Hostname 37 PHẦN II ĐỊNH TUYẾN 38 Khái niệm 38 Phân loại 38 3.Thuật ngữ định tuyến 39 Phương pháp Vector khoảng cách ( Distance vector ) 45 Phương pháp trạng thái liên kết ( Link-state ) .48 PHẦN III THIẾT KẾ VÀ CẤU HÌNH MẠNG CHẠY OSPF 50 I Khái quát giao thức OSPF( OSPF overview ) 50 Các thuật ngữ sử dụng giao thức OSPF 50 Các trạng thái OSPF 53 2.1 Tổng quan 53 2.2 Các trạng thái để thiết lập láng giềng 54 Đồ Án Tốt Nghiệp Các loại mạng OSPF 57 II Nguyên tắc hoạt động OSPF 58 Qúa trình thiết lập quan hệ láng giềng 58 Lựa chọn DR BDR 59 Khám phá tuyến đường 59 Lựa chọn tuyến đường phù hợp .60 Duy trì thơng tin định tuyến 61 Hạn chế OSPF đơn vùng .61 III OSPF da vùng, nguyên tắc hoạt động loại vùng 62 Các loại router loại thông điệp LSA OSPF đa vùng 63 Các loại vùng OSPF đa vùng 66 Nguyên tắc hoạt động OSPF đa vùng 66 Liên kết ảo OSPF đa vùng ( Virtual link ) 68 IV Các vấn đề quan tâm thiết kế OSPF .69 Tài nguyên có 69 Sự mở rộng sau .70 V Cấu hình OSPF đơn vùng .71 Cấu hình OSPF 71 Cấu hình lựa chọn thơng số 73 Cấu hình OSPF mơi trường NBMA 75 VI Cấu hình OSPF đa vùng 76 Cấu hình vùng Stub, Totally stub NSSA 76 Cấu hình liên kết ảo OSPF 78 Cấu hình gộp tuyến đường OSPF đa vùng 79 VII So sánh OSPF giao thức khác .82 So sánh hội tụ .82 So sánh mở rộng 85 Nhược điểm OSPF 86 PHẦN IV KIỂM TRA VÀ GỠ RỐI MẠNG OSPF 888 I Kiểm tra giám sát mạng OSPF 88 Kiểm tra lệnh xem cấu hình router 88 Kiểm tra với lệnh riêng giao thứcOSPF 92 Đồ Án Tốt Nghiệp II Gỡ rối mạng OSPF lệnh debug 104 KẾT LUẬN Lời nói đầu Cùng với tiến vượt bậc khoa học kỹ thuật, công nghệ viễn thông, công nghệ mạng máy tính, đặc biệt mạng tồn cầu Internet có bước phát triển nhảy vọt việc cung cấp dịch vụ cho khách hàng Không cịn nghi ngờ nữa, Internet ngày trở thành mạng liệu công cộng lớn khiến cho việc trao đổi thơng tin trở nên nhanh chóng thuận tiện nhiều so với trước Khối lượng thông tin trao đổi qua Internet tăng theo cấp số nhân ngày Ngày nhiều tổ chức, công ty, cá nhân sử dụng Internet cho mục đích khác Rõ ràng, Internet làm thay đổi sống người, làm cải thiện cơng việc kinh doanh, giải trí, giáo dục phương thức liên lạc thực Internet đưa xã hội người vào kỷ nguyên mới, kỷ nguyên công nghệ thông tin Sự phát triển cuả Internet đồng nghĩa với việc tăng trưởng quy mô công nghệ nhiều loại mạng LAN, WAN đặc biệt lưu lượng thông tin mạng tăng đáng kể Chính điều làm cho vấn đề định tuyến thông tin mạng trở lên quan trọng hết Trong việc thiết kế mạng lựa chọn giao thức định tuyến cho phù hợp với chi phí, tài nguyên tổ chức quan trọng Internet phát triển mạnh lượng người truy nhập tăng yêu cầu định tuyến phải tin cậy, tốc độ chuyển mạch nhanh không gây lặp mạng Hơn nhiều tổ chức tham gia vào mạng nhiều giao thức đưa vào sử dụng dẫn đến phức tạp định tuyến gia tăng, số lượng giao thức để phục vụ cho việc định tuyến có nhiều Việc hiểu biết thiết kế mạng thơng tin cỡ lớn có sử dụng thiết bị định tuyến trở thành nhu cầu vô cấp thiết Đồ Án Tốt Nghiệp thực tế Nó địi hỏi người thiết kế mạng phải có hiểu biết sâu giao thức thiết kế loại giao thức định tuyến khác Chính lý mà đồ án em nghiên cứu vấn đề thiết kế mạng với đề tài “ Thiết kế cấu hình mạng thông tin sử dụng giao thức định tuyến OSPF ” Đồ án chia làm bốn phần: Phần I: Tổng quan mạng máy tính Phần II: Định tuyến giao thức định tuyến Phần III: Thiết kế cấu hình mạng sử dụng giao thức OSPF Phần IV: Kiểm tra gỡ rối mạng sử dụng giao thức OSPF Thiết kế mạng đề tài phức tạp, địi hỏi kỹ sư phải có hiểu biết sâu hoạt động mơ hình OSI, mơ hình TCP/IP hoạt động giao thức định tuyến Trong phạm vi đề tài em xem xét vấn đề thiết kế mạng sử dụng giao thức OSPF, chắn trình làm khơng tránh phải thiếu sót, em mong thầy bảo để đồ án em hoàn thành tốt đẹp Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất thầy trường ĐHBKHN dìu dắt em suốt năm học đại học trường đặc biệt thầy Nguyễn Văn Khang, thầy Nguyễn Khắc Kiểm thầy trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp em, đôn đốc bảo tận tình cho em thời gian học, thời gian thực tập thời gian làm đồ án tốt nghiệp Nhân đây, em xin gửi lời cảm ơn đến Chương trình Học Viện Mạng CISCOBACHKHOA ( www.bkacad.com ) tạo điều kiện tốt cho em trình thực tập tốt nghiệp, cung cấp tài liệu bảo em cách tận tình suốt trình thực đồ án Đồ Án Tốt Nghiệp Phần I Tổng quan mạng máy tính I Định nghĩa phân loại mạng máy tính Định nghĩa mạng máy tính Mạng máy tính tập hợp máy tính nối với theo cấu trúc thơng qua máy tính trao đổi thơng tin qua lại cho Mạng máy tính cho ta nhiều ưu điểm như: Sử dụng chung tài nguyên ( Resource sharing ): Chương trình, liệu, thiết bị dùng chung người dùng từ máy tính mạng Tăng độ tin cậy hệ thống thơng tin ( Reliability ): Nếu máy tính hay đơn vị liệu bị hỏng ln sử dụng máy tính khác hay khác liệu, nhờ đó, khả mạng bị ngừng sử dụng giảm thiểu Tạo môi trường truyền thông mạnh nhiều người sử dụng phạm vi địa lý rộng: Mục tiêu ngày trở nên quan trọng mạng máy tính phát triển phạm vi tồn cầu ngày Tiết kiệm chi phí: Do tài nguyên dùng chung, hệ thống tin cậy phí thiết bị bảo dưỡng mạng máy tính thấp so với trường hợp máy tính riêng lẻ Đồ Án Tốt Nghiệp Phân loại máy tính 2.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý Phân loại theo khoảng cách địa lý cách phổ biến thơng dụng Theo cách phân loại ta có loại mạng sau: Mạng cục ( Local Area Networks- viết tắt LAN ): Là mạng cài đặt phạm vi nhỏ ( nhà, trường học ), khoảng cách tối đa máy tính vài km trở lại Mạng thị ( Metropolitan Area Networks - viết tắt MAN ): Là mạng cài đạt phạm vi đô thị trung tâm kinh tế - xã hội, khoảng cách tối đa máy tính vào khoảng 100 km trở lại Mạng diện rộng ( Wide Area Networks – viết tắt WAN ): Phạm vi mạng trải rộng phạm vi quốc gia, quốc gia toàn giới Mạng toàn cầu ( Global Area Network – viết tắt GAN ): Kết nối máy tính từ châu lục khác Các kết nối thường thực thông qua mạng viễn thông vệ tinh 2.2 Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng Ngoài cách phân loại trên, người ta cịn phân loại mạng theo kiến trúc mạng ( topo mạng giao thức sử dụng ) Theo cách phân loại này, có loại mạng như:  Mạng SNA ( Systems Network Architecture ) IBM  Mạng NA ( Digital Network Architecture ) DEC  Mạng ISO ( theo kiến trúc chuẩn quốc tế )  Mạng TCP/IP Đồ Án Tốt Nghiệp II Mơ hình tham chiếu OSI Giới thiệu mơ hình OSI Mơ hình mạng máy tính tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ( International Standard Organization – ISO ) đưa năm 1983 gọi mơ hình tham chiếu hệ thống mở ( Open Systems Interconect referent model - OSI) Các điều khoản mơ tả mơ hình sử dụng rộng rãi lý thuyết truyền thơng, đó, thực tế khó nói truyền thơng mà khơng sử dụng thuật ngữ OSI Mơ hình tham chiếu OSI bao gồm lớp sau: Application Presentation Session Ứng dụng Trình diễn Phiên Transport Giao vận Network Mạng Data Link Liên kết DL Physical Vật lý Hình 1-1: Mơ hình OSI Q trình truyền tin hai máy tính mơ tả theo hình vẽ đây: Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 1-2: Phương thức xác lập gói tin mơ hình OSI Trên quan điểm mơ hình mạng phân tầng, tầng thực chức nhận liệu từ tầng bên để chuyển giao xuống cho tầng bên ngược lại Chức thực chất gắn thêm gỡ bỏ phần tiêu đề ( Header ) gói tin trước chuyển Nói cách khác, gói tin bao gồm phần Header phần liệu ( Payload ) Khi đến tầng gói tin đóng thêm phần tiêu đề khác xem gói tin tầng mới, cơng việc tiếp diễn gói tin truyền lên đường dây mạng ( đường truyền vật lý ) để đến bên nhận Tại bên nhận gói tin gỡ bỏ phần tiêu đề tầng tương ứng ngun lý mơ hình phân tầng Mơ hình tham chiếu OSI chứa tầng mô tả chức giao thức truyền thông Trong đó, tầng thực chức cụ thể: Tầng ứng dụng : Bao gồm trình ứng dụng sử dụng mạng Tầng trình diễn : Tiêu chuẩn hoá liệu cung cấp cho tầng ứng dụng Tầng phiên : Quản trị phiên làm việc ứng dụng Tầng giao vận : Cung cấp kết nối trạm-trạm, xử lý lỗi Đồ Án Tốt Nghiệp Tầng mạng : Thực việc kết nối qua mạng cho tầng Tầng liên kết liệu : Cung cấp phân phát liệu tin cậy qua đường truyền vật lý Tầng vật lý : Định rõ đặc thù thiết bị mạng Việc phân tầng OSI tuân theo số nguyên tắc sau : -Mỗi lớp cần thực chức định nghĩa rõ ràng -Việc chọn chức cho lớp cần ý tới việc định nghĩa quy tắc chuẩn hoá quốc tế -Danh giới mức cần chọn cho thơng tin qua ( tham số cho chương trình ) -Số mức phải đủ lớn để chức tách biệt không nằm lớp đủ nhỏ để mô hình khơng q phức tạp Một mức phân thành lớp nhỏ cần thiết Các mức lại bị loại bỏ -Hai hệ thống khác truyền thơng với chúng bảo đảm nguyên tắc chung ( cài đặt giao thức truyền thông ) -Các chức tổ chức thành tập tầng đồng mức cung cấp chức Các tầng đồng mức phải sử dụng giao thức chung -Một tầng không định nghĩa giao thức đơn, định nghĩa chức truyền thơng thi hành số giao thức Do vậy, tầng chứa nhiều giao thức, giao thức cung cấp dịch vụ phù hợp cho chức tầng -Mỗi mức ngang hàng giao thức truyền thông ( bổ xung giao thức mức tương đương hệ thống khác) Mỗi mức phải chuẩn hoá để giao tiếp với mức tương đương với Trên lý thuyết, giao thức biết đến liên quan tới lớp mà khơng quan