Tìm hiểu về định tuyến ospf đa vùng (multi area ospf)

OSPF là giao thức trạng thái liên kết sử dụng thuật toán SPF (Shortest Path First) để xừ lý các thông tin chứa trong cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết và là một giao thức mở tức là nó hoàn toàn mở đối với công cộng, không có tính độc quyền.Thuật toán tạo ra một đường đi ngắn nhất mô tả cụ thể các tuyến đường nên chọn dẫn tới mạng đích.

Quản trị mạng

Tìm hiểu về định tuyến OSPF đa vùng (Multi-area ospf)

1 MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

3.1 Thực hiện kiểm tra bảng định tuyến của R10 bằng câu lệnh “sh ip

3.2 Thực hiện kiểm tra các mạng hàng xóm bằng câu lệnh “ sh ip ospf nei ”

29 3.3 Thực hiện kiểm tra cơ sở dữ liệu ospf trên R10 bằng câu lệnh “ sh ip

+ Kích thước bảng định tuyến trên mỗi Router lớn khi mạng lớn

+ Cơ sở dữ liệu về cấu trúc toàn mạng của mỗi Router cũng vì thế phình to ra

Để giải quyết hạn chế của OSPF đơn vùng, người ta chia mạng lớn thành cácphần nhỏ hơn gọi là các Area, đây gọi là kiến trúc phân cấp OSPF Nó cho phépRouter trong mỗi vùng duy trì cơ sở dữ liệu riêng của vùng đó và tóm lược cơ sở dữliệu của các vùng khác Đảm bảo được tính kết nối giữa các Area và các mạng bênngoài hệ thống là độc lập với nhau.

toàn mở đối với công cộng, không có tính độc quyền.Thuật toán tạo ra một đường

đi ngắn nhất mô tả cụ thể các tuyến đường nên chọn dẫn tới mạng đích

Ưu điểm chính của OSPF so với các giao thức vector khoảng cách là khả năng đápứng nhanh theo sự thay đổi của hệ thống mạng,hoạt động tốt trong các mạng cỡ lớn

và ít bị ảnh hưởng đối với các thông tin định tuyến tồi

2 Lợi ích của việc sử dụng OSPF đa vùng :

● Các Router bên trong một Area chỉ cần quan tâm đến Link-State Database củaArea chứa nó, không cần quan tâm đến toàn mạng Giảm chi phí bộ nhớ

● Bảng định tuyến của Router biên sẽ ngắn gọn hơn vì ta có thể tóm tắt (sumary)các địa chỉ mạng theo khu vực

● Giảm tần suất sử dụng thuật toán SPF Các Router trong một Area chỉ phải tínhtoán lại khi có sự thay đổi của mạng bên trong Area của chúng khi có sự thayđổi

● Các Router chỉ gửi các gói Link-State Update cho các Router khác trong vùngcủa nó khi có sự thay đổi Giảm các gói LSU trên toàn mạng

Có bốn loại Router trong cấu trúc định tuyến phân cấp (Hierarchical RoutingStructure) được sử dụng bởi giao thức định tuyến OSPF Mỗi loại đảm nhận các vaitrò khác nhau và có các đặc trưng của cấu trúc phân cấp

3 Phân loại các loại router trong OSPF:

● Internal Routers (IRs): Hay còn gọi là Router nội vùng, là các Router kết nối

trực tiếp với nhau thuộc cùng một Area của OSPF Loại Router này chỉ có một Link-State Database do nó chỉ thuộc về một Area

● Area Border Routers (ABRs): Còn gọi là Router biên, là các Router kết nối đến

nhiều Area của OSPF Trong một mạng có thể có nhiều Router biên Bởi vì nằm giữa các Area nên nó có nhiều Link-State Database Với mỗi Area mà Router biên kết nối đến, Router biên sẽ có 1 database về mạng đó (đã được tóm tắt) để gửi về Backbone-Area và phân phối tới các Area khác Router biên nằm giữa mộthoặc nhiều Area và kết nối trực tiếp đến Backbone-Area cũng được xem là thành viên của Backbone-Area và là thành viên của Area mà nó kết nối đến Nói cách khác, một Router nếu muốn trở thành Router biên phải kết nối trực tiếp đến Backbone-Area và là thành viên của Area khác

● Autonomous System Boundary Routers (ASBRs): Là Router kết nối đến một

hoặc nhiều AS khác, hoặc kết nối với các mạng khác có giao thức định tuyến khác không phải OSPF

● Backbone Routers (BRs): Là Router chỉ thuộc Backbone-Area, không kết nối

với Area khác

4 Broadcast Multi-Access:

● Các Router giao tiếp bằng các cổng Ethernet.

● Diễn ra quá trình bầu chọn DR/BDR trong OSPF

● Các gói tin gửi tới DR/BDR bằng địa chỉ Multicast 224.0.0.6 và DR trả về gói tincho các DR OTHER bằng địa chỉ 224.0.0.5

5 Non-Broadcast Multi-Access:

● Phải bầu chọn DR/BDR trong OSPF.

● Các môi trường thường gặp là Dynamic VPN, Frame Relay

Tuy nhiên, theo như trên thì do R2 và R3 không kết nối trực tiếp với nhau nênkhông thể thiết lập quan hệ Neighbor Adjacency với nhau nên sẽ nảy sinh cácvấn đề kết nối Để giải quyết vấn đề này, ta phải đảm bảo R1 là BDR, R2 và R3không tham gia quá trình bầu chọn DR/BDR bằng cách set priority là 0 cho 2Router này

6 Point - To - Point:

● Các Router giao tiếp với nhau bằng cổng Serial với giao thức đóng gói là PPP hoặc HDLC

● Point-To-Point cũng có thể là giữa các Point-To-Point Sub-Interface hoặc

Framee Relay hay ATM

● Không diễn ra quá trình bầu chọn DR/BDR khi chạy OSPF

● Khi chạy OSPF, các gói tin được gửi bằng địa chỉ Multicast 224.0.0.5

7 Point - To - Multipoint:

● Về bản chất là bao gồm nhiều đường Point-To-Point

● Tự động cấu hình các Adjacency và thiết lập Neighbor

8 Point-to-Multipoint Non-broadcast:

● Thiết lập Neighbor bằng tay để các gói tin OSPF giao tiếp bằng Unicast.

● Không bầu chọn DR/BDR

● Chỉ dùng một subnet

OSPF là giao thức định tuyến dạng Link-State nên LSA (Link-State

Advertisement) là thành phần không thể thiếu Các LSA chứa thông tin về trạng thái đường link của các router và các router dùng các LSA để trao đổi bản tin định tuyến với nhau

Dựa vào các LSA nhận được từ các Router khác, Router tổng hợp lại thành bảng

cơ sở dữ liệu trạng thái đường link (LSDB) và dùng giải thuật Dijkstra’s để tính toán đường đi tốt nhất trong vùng và cập nhật vào bảng định tuyến

9 Các loại LSA:

Trên các Router Cisco, để xem thông tin về các LSA có trên Router ta

dùng lệnh “show ip ospf database” ở Privileged EXEC Mode.

2.1 9.1 LSA Type 1 (Router LSA):

● Các Router nội vùng trong một Area sẽ phát ra LSA loại 1 LSA này chứa thông tin về các đường link của Router và danh sách các Router hàng xóm với nó.

● LSA loại 1 chỉ chạy nội bộ trong một Area và không được gửi sang Area khác.

● Các thông tin về đường link trong LSA loại 1 bao gồm IP prefix trên Interface và Link Type

2.2 9.2 LSA Type 2 (Network LSA):

● LSA loại 2 xuất hiện trong môi trường Multi-Access và do Router DR tạo ra để gửi đến các Router khác kết nối trực tiếp với Router DR

● LSA loại 2 chứa thông tin về tất cả các Router kết nối trong môi trường Access hay tham gia vào miền Transit và các thông tin về DR, Prefix, Subnet Mask.

Multi-● Giống như LSA loại 1, LSA loại 2 chỉ hoạt động trong 1 Area và không được gửicho ABRs

2.3 9.3 LSA Type 3 (Summary LSA):

● LSA loại 3 được tạo ra bởi các con Router ABR để gửi thông tin giao tiếp giữa 2 khu vực khác nhau

● Vì LSA loại 1 không quảng bá ra Area khác nên Router ABR (ở đây là R2) sẽ nhận LSA loại 1 và đưa vào Link-State Database của mình, từ đó tạo nên LSA loại 3 để gửi tới Area 0 để đi đến R3 và R4

● Mặc dù có tên gọi là “Summary LSA” nhưng LSA loại 3 không thực sự tóm tắt (summary) mạng theo như tên của nó, mục đích của nó chỉ là quảng bá Subnet của Area này sang Area khác thông qua Router ABR

2.4 9.4 LSA Type 4 (Summary ASBR LSA):

LSA loại 4 cũng được tạo ra bởi các Router ABR để gửi thông tin sang các khuvực khác nhau, báo hiệu Router nào là ASBR (ở đây là R1)

R1 sẽ bật một bit trong gói LSA loại 1 gọi là Bit External nhằm thông báochính nó là ASBR để gửi tới Router ABR tiếp giáp Area 0 (R2) Router R2 sẽ tạo raLSA loại 4 chứa thông tin để các Router khác biết R1 là ASBR và gửi vào Area 0

để sang các Area khác Bằng cách này, các Router ở Area khác có thể biết Routernào là ASBR

2.5 9.5 LSA Type 5 (External LSA):

LSA loại này được tạo ra bởi Router ASBR để gửi thông tin định tuyến từ mộtgiao thức định tuyến khác với giao thức định tuyến của các khu vực còn lại ĐểLSA loại này quảng bá được tới Router của các Area khác, LSA loại 4 phải đượcquảng bá tới trước

2.6 9.6 LSA Type 6 (Multicast LSA)

LSA Type 6 được dùng để gửi các thông tin định tuyến liên quan tớiMulticast, giao thức định tuyến này đã không còn được Cisco hỗ trợ nữa

2.7 9.7 LSA Type 7 (External LSA)

LSA Type 7 cũng giống như LSA Type 5 nhưng được phép chạy trong vùngNSSA (Not-so-stubby-area) bởi vì trong vùng này không thể tồn tại LSA Type 5

Ta có thể xem Type 7 là bổ sung cho Type 5 để thực hiện công việc gửi thông tinđịnh tuyến sang vùng NSSA Các ABR giữa vùng NSSA và vùng khác sẽ tự độngchuyển đổi giữa 2 loại LSA này

● Backbone Area: Đây là Area phụ trách việc trung chuyển giữa các Area CácArea khác phải kết nối trực tiếp đến Area này để có thể liên lạc được với nhau Vì thế, Area này bắt buộc phải có trong hệ thống mạng.

● Non-backbone Area: Area không phải là Area 0 Tất cả dữ liệu từ Area này sang Area khác phải đi qua Area 0

2.9 11 Stub Area.

Với một số trường hợp như Router cấu hình thấp, không cần phải có đầy đủ Link-State Database thì có thể cấu hình Area để block một số LSA không cần thiết lại làm giảm kích thước LSDB, Area đó gọi là Stub Area

Hiểu đơn giản, Stub Area là Area mà các LSA chứa thông tin bên ngoài AS (LSA Type 4, 5 ) không được chuyển qua

Router nằm trong Stub Area chỉ chứa các Routes bên trong AS của nó và Default

2.10 12 Totally Stubby Area (TSA)

Giống như Stub Area, Totally Stubby Area cũng chặn các LSA loại 4, 5 Nhưng Totally Stubby Area chặn luôn cả LSA loại 3 và chỉ cho phép Default-

Route do ABR thêm vào Có thể nói, về mặt hạn chế Totally Stubby Area khắc khe hơn Stub Area

2.11 13 Not-So-Stubby Area (NSSA)

Not-So-Stubby Area được sinh ra với mong muốn giữ lại các đặc điểm của Stub Area (chặn các LSA loại 4,5…) đồng thời vẫn cho phép External Routes được quảng bá từ ngoài vào (bằng LSA loại 7)

Tương tự như Stub Area, các Router trong vùng NSSA đều phải được cấu hình thành vùng NSSA để thiết lập được quan hệ Neighbor

Như vậy vùng NSSA chỉ cho LSA loại 3, LSA loại 7 và Default-Route đi qua nó

2.12 14 Totally Not-So-Stubby Area

Tương tự như NSSA, nhưng ở Area này ta chặn luôn LSA loại 3, chỉ cho phépDefault-Route và External Route (LSA loại 7) đi qua

Trong OSPF mọi vùng Normal muốn giao tiếp với nhau đều phải bắt buộc thông qua vùng Backbone Area 0 Tuy nhiên, trong thực tế đôi lúc có những vùng Normal rất xa so với vùng Backbone và chi phí đường dây kết nối ra rất tốn kém Khi ấy có thể ta sẽ nghĩ tới giải pháp là VPN nhưng trong OSPF Cisco hỗ trợ cho tamột giải pháp khác đó chính là Virtual Link.

Virtual Link chính là một đường kết nối ảo gián tiếp thông qua Normal Area gần nhất (Transit Area) để tới Backbone mà chỉ có OSPF hiểu mà thôi, nó được kết nối

từ Router ID này sang Router ID khác và nó cho phép vùng Area này có thể gánh kết nối của một vùng Area khác và rút ngắn khoảng cách vật lý

Như vậy, các đặc điểm Virtual Link là:

● Virtual Link cho phép một vùng Standard gián tiếp đi tới vùng Backbone

● Liên kế ảo này được gánh bởi một vùng Non-backbone khác

● Virtual Link không thể tạo trong vùng Stub hay vùng NSSA

Một ứng dụng khác của Virtual Link là liên kết những vùng Backbone khác lạivới nhau, giả sử trong thực tế có hai công ty cần sáp nhập với nhau biết rằng hệ thống mạng của hai có thể đều dùng giao thức định tuyến OSPF Vậy thì khi xác nhập lại với nhau ta sẽ có tới hai vùng Backbone và bản thân hai vùng Backbone ấy cũng chưa giao tiếp được huống chi là các vùng Normal cần giao tiếp với nhau, khi

đó ta có thể ứng dụng Virtual Link để tạo đường Link ảo cho phép kết nối hai vùng Backbone lại với nhau và từ đó hệ thống mạng giữa hai công ty cơ bản có thể kết nối và giao tiếp với nhau

Bên cạnh đó ta cũng có thể ứng dụng Virtual trong việc Backup dự phòng kết nối nhanh nhằm chữa cháy tạm thời những sự cố đường mạng xảy ra khi mà thời gian bảo trì không thể thực hiện ngay lập tức được.

Để cấu hình Virtual Link ta dùng lệnh sau trên các ABR của Area transit:

Code:

ABR(config-router)# area area_id virtual-link neighbor_router_id

Ví dụ:

Code:

ABR1(config-router)# area 1 virtual-link 10.1.1.1

ABR2(config-router)# area 1 virtual-link 10.2.2.2

Router (config) # router ospf process-id

Router (config-router) # network dia_chi_IP wildcard_mask area area_id

Chỉ khai báo địa chỉ Mạng kết nối trực tiếp vào vào router

Gõ địa chỉ mạng và wildcard-mask OSPF quảng bá các interface, không phải

là quảng bá các mạng Sử dụng wildcard mask để xác định những interface nào sẽđược quảng bá

wildcard mask = 255.255.255.255 – subnet mask

CHƯƠNG 1 Mô phỏng lab Multi-Area OSPF

Bài lab có tất cả 4 area: area 0, area 10, area 20, area 30.

1 Đặt địa chỉ ip cho các cổng trên mỗi router:

2.13 1.1 Các Router trên Area 10

R1(config-if)#int s0/0/0

R1(config-if)#ip add 1.1.10.5 255.255.255.252 R1(config-if)#no sh

R2(config-if)#int s0/0/0

R2(config-if)#ip add 1.1.10.1 255.255.255.252 R2(config-if)#no sh

R3(config-if)#int s0/0/1

R3(config-if)#ip add 1.1.10.6 255.255.255.252 R3(config-if)#no sh

R4(config-if)#int s0/0/0

R4(config-if)#ip add 1.1.20.1 255.255.255.252 R4(config-if)#no sh

R5(config-if)#int s0/0/0

R5(config-if)#ip add 1.1.20.5 255.255.255.252 R5(config-if)#no sh

R6(config-if)#int s0/0/1

R6(config-if)#ip add 1.1.20.2 255.255.255.252 R6(config-if)#no sh

R6(config-if)#int s0/2/0

R6(config-if)#ip add 1.1.20.6 255.255.255.252 R6(config-if)#no sh

2.15 1.3 Các Router trên Area 30

R7(config-if)#int s0/0/0

R7(config-if)#ip add 1.1.30.1 255.255.255.252 R7(config-if)#no sh

R8(config-if)#int s0/0/0

R8(config-if)#ip add 1.1.30.5 255.255.255.252 R8(config-if)#no sh

● R9

2 Cấu hình Multi-Area OSPF cho lab:

2.17 2.1 Các Router trên Area 10

● R1:

R1(config- router)# net 10.0.0.0 0.0.0.127 area 10 R1(config- router)# net 1.1.10.4 0.0.0.3 area 10

● R2

R2(config)# router ospf 1

R2(config- router)# net 10.0.0.128 0.0.0.127 area 10 R2(config- router)# net 1.1.10.0 0.0.0.3 area 10

● R3

R3(config)# router ospf 1

R3(config- router)# net 1.1.10.0 0.0.0.3 area 10 R3(config- router)# net 1.1.10.4 0.0.0.3 area 10 R3(config- router)# net 1.1.0.8 0.0.0.3 area 0

2.18 2.2 Các Router trên Area 20

● R4

R4(config)# router ospf 1

R4(config- router)# net 20.0.0.0 0.0.0.127 area 20 R4(config- router)# net 1.1.20.0 0.0.0.3 area 20

● R5

R5(config)# router ospf 1

R5(config- router)# net 20.0.0.128 0.0.0.127 area 20 R5(config- router)# net 1.1.20.4 0.0.0.3 area 20

● R6

R6(config- router)# net 1.1.20.0 0.0.0.3 area 20 R6(config- router)# net 1.1.0.0 0.0.0.3 area 0

2.19 2.3 Các Router trên Area 30

● R7

R7(config)# router ospf 1

R7(config- router)# net 30.0.0.0 0.0.0.127 area 30 R7(config- router)# net 1.1.30.0 0.0.0.3 area 30

● R8

R8(config)# router ospf 1

R8(config- router)# net 30.0.0.128 0.0.0.127 area 30 R8(config- router)# net 1.1.30.4 0.0.0.3 area 30

● R9

R9(config)# router ospf 1

R9(config- router)# net 1.1.0.4 0.0.0.3 area 0

R9(config- router)# net 1.1.30.0 0.0.0.3 area 30 R9(config- router)# net 1.1.30.4 0.0.0.3 area 30

2.202.4 Các Router trên Area 0

● R10

R10(config)# router ospf 1

R10(config- router)# net 1.1.0.8 0.0.0.3 area 0

R10(config- router)# net 1.1.0.0 0.0.0.3 area 0

3 Kiểm tra

2.213.1 Thực hiện kiểm tra bảng định tuyến của R10 bằng câu lệnh “sh

ip route"

2.22 3.2 Thực hiện kiểm tra các mạng hàng xóm bằng câu lệnh “ sh ip ospf nei ”

2.23 3.3 Thực hiện kiểm tra cơ sở dữ liệu ospf trên R10 bằng câu lệnh “

sh ip ospf database ”

3.4 Hiển thị thông tin cơ bản về tiến trình xử lý của giao thức định tuyến OSPF trên R10 bằng câu lệnh “ show ip ospf ”

4 Thực hiện ping trong một area và giữa các area khác nhau.

4.1 Trong area 10 và từ area 10 đến area 20

4.2 Trong area 20 và từ area 20 đến area 30

4.3 Trong area 30 và từ area 30 đến area 10

Đã ping thành công tất cả trường hợp Định tuyến Multi-Area OSPF đã được thiết lập trên tất cả các area.