CÁC D Ị CH V Ụ IP VÀ CÁC NGUYÊN LÝ Đ Ị NH TUY Ế N CƠ B Ả N Tác giả: Đặng Quang Minh 1 CÁC DỊCH VỤ IP VÀ CÁC NGUYÊN LÝ ĐỊNH TUYẾN CƠ BẢN Routing Protocol và Routed Protocol Routed protocol là giao thức lớp 2 được dùng để truyền dữ liệu từ một thiết bị đầu cuối này để một thiết bị khác trên mạng. Các routed protocol là các gói L3 trong đó mang thông tin của các ứng dụng đến các lớp cao hơn. Routing protocol là giao thức được dùng giữa các router để gửi và nhận các cập nhật về các mạng tồn tại trong một tổ chức, qua đó các quá trình định tuyến có thể dùng để xác định đường đi của gói trên mạng. Bảng 1-1 ROUTED PROTOCOL ROUTING PROTOCOL AppleTalk RTMP, AURP, EIGRP IPX RIP, EIGRP, NLSP Vines RTP DECNET DECNET IP RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP Bảng định tuyến Router sẽ tham khảo bảng định tuyến và ra quyết định về chuyển tiếp gói đến mạng đích được chỉ ra trong phần địa chỉ đích của gói IP. Bảng 1-2 NETWORK OUTGOING INTERFACE METRIC NEXTHOP 140.100.100.0/24 E0 6 131.108.13.15 140.100.110.0/24 E0 7 131.108.13.15 140.100.120.0/24 E0 8 131.108.13.15 166.99.0.0/16 E1 10 131.108.14.11 145.0.88.0/24 S0 3 131.108.10.9 Vùng Network của bảng định tuyến Vùng này chứa các địa chỉ mạng tồn tại trong một hệ thống. Các hàng củ a bảng định tuyến này có thể được đưa vào bảng định tuyến bằ ng tay như là các tuyến đường tĩnh hoặc được cập nhật thông qua các giao thức độ ng. Các default-route cũng có thể được học thông qua cấu hình bằng tay hoặc bở i các routing update. Khi một gói tin đi vào một router, quá trình định tuyế n cố gắng chuyển gói tin đến mạng đích. Để có thể làm được điề u đó, quá trình định tuyến phải biết có mạng tồn tại hay không. Quá trình định tuyế n này xác định sự tồn tại bằng cách tìm kiếm trong bảng định tuyến mộ t thông tin cho địa chỉ mạng đó. Như vậy, bảng định tuyến của router là nơi chứ a các đường đi tốt nhất về một địa chỉ mạng nào đó đang hiện hữ u. Thông thường, chỉ có phần network của một địa chỉ là được lưu trong bả ng. Quá trình định tuyến sẽ ra quyết định dựa trên nguyên tắc longest-match để tìm ra một địa chỉ cụ thể. Nguyên tắc này đảm bảo rằng, nếu VLSM đã đượ c triển khai, phần địa chỉ chi tiết nhất sẽ được chọn. Cisco IOS có thể match với một lớp mạng /32. Địa chỉ này còn gọi là địa chỉ host và đượ c dùng trong một tình huống cụ thể, ví dụ như trong môi trường OSPF. Cột Outgoing Interface trong bảng định tuyến Cột này trong bảng định tuyến chỉ ra các thông tin sau: - Các gói tin sẽ gửi đi ra cổng nào của router - Các routing update được nhận từ interface nào. Cột outgoing interface lưu các thông tin về các cổng giao tiếp mà các quá trình định tuyến có thể dùng để gửi các gói tin. Cột Metric Metric là một giá trị được gán đến từng đường đi dựa trên các tiêu chí chỉ ra trong giao thức định tuyến. Metric được dùng để chỉ ra đường đi tốt nhấ t nếu có nhiều đường đi đến địa chỉ mạng đích. Metric là một giá trị đượ c xác định tuỳ thuộc vào giao thức định tuyến. Nếu các giá trị metric giố ng nhau, router sẽ chọn đường đi được nhận biết trước hoặc dùng tất cả các đườ ng. Lúc này quá trình load-balancing diễn ra. Cisco Router sẽ cho phép cân bằng tải trên tối đa 6 đường. Bảng 1-3 GIAO THứC ĐịNH TUYếN METRIC RIPv1 Hop Count RIPv2 Hop Count IGRP Bandwidth, Delay, Load, Reliability EIGRP Bandwidth, Delay, Load, Reliability OSPF Cost ISIS Cost Giá trị Next Hop của bảng định tuyến Địa chỉ next hop là địa chỉ của router kế tiếp. Địa chỉ next hop sẽ có cùng subnet với địa chỉ của outgoing interface. Tuy nhiên có những ngoại lệ cho luận này. Ví dụ trong giao thức BGP nội. Mục đích của quá trình chỉ ra next-hop là để router có thể tạo ra Layer 2 với địa chỉ đích. Khi thực hiện troubleshooting, hãy nhớ rằng giá trị next hop là địa chỉ của router kết nối trực tiếp. Làm th ế nào để giữ cho bảng định tuyến cập nhật và chính xác? Bảng định tuyến trong tất cả các router trong AS phải cập nhật và chính xác để các gói dữ liệu có thể được chuyển đi đến địa chỉ đích phù hợp. Ví dụ vớ i giao thức RIP, toàn bộ bảng định tuyến được gửi mỗ i 30 giây. Trong khi đó OSPF gửi các thông tin mang tính cập nhật và chỉ gửi khi có thay đổi về đồ hình mạng xảy ra. Để đảm bảo rằng các bảng định tuyến là được đồng bộ, OSPF gửi một bản tóm tắt của toàn bộ bảng định tuyến mỗi 30 phút sau khi cập nhật cuối cùng được gửi. Mức độ chính xác của bảng sẽ bị ảnh hưởng bởi yếu tố nó phản ứng như thế nào với những thay đổi trong mạng. Các thay đổi này bao gồm: - Học một mạng mới. - Học một đường đi mới đến một mạng hiện có. - Học về sự không tồn tại của một mạng. - Học về các đường đi dự phòng đến một mạng. Mỗi thay đổi này được ghi nhận như thế nào phụ thuộc vào giao thức định tuyến. Cần chú ý rằng, việc xóa nội dung của bảng định tuyến và áp đặt router học lại thông tin là một cách rất hiệu quả trong quá trình làm lab routing. Dùng lệnh sau để xóa nội dung của bảng định tuyến: Router# clear ip route * Để xóa một tuyến đường cụ thể: Router# clear ip route { network [ mask] | *} Quan sát các trạng thái cập nhật của bảng định tuyến bằng lệnh Router#debug ip routing Lệnh debug này sẽ hiện thị bảng định tuyến được cập nhật như thế nào. Các phương thức để cập nhật bảng định tuyến Sử dụng một giao thức định tuyến là cách dễ dàng nhất để tạo và duy trì mộ t bảng định tuyến. Tuy nhiên đây không phải là cách duy nhất hoặc cách hiệu quả nhất để thông báo cho router biết về những mạng hiện có trong một AS. N ếu một router có rất ít tài nguyên, một cách hiệu quả là định nghĩa một đường đi đến một router có đủ thông tin về network. Do đó ngoài cách dùng các giao thức định tuyến, còn có những cách khác để cập nhật. Dùng định tuyến tĩnh (Static Routes) Cấu hình bảng định tuyến tĩnh có nghĩa là thêm vào các tuyến đường tĩnh vào trong bảng định tuyến. Thuận lợi của cách dùng định tuyến tĩnh là giúp tiết kiệm tài nguyên mạng. Nhược điểm của cách dùng này là người quản trị phải chịu trách nhiệm cập nhật cho từng dòng định tuyến tại mọi router nếu có một thay đổi trong mạng. Theo định nghĩa, các tuyến đường tĩnh không thể tự điều chỉnh động mỗi khi có thay đổi xảy ra. Do đó các mạng sẽ không hội tụ cho đến khi nào các router được cấu hình. Có một vài tình huống cần phải dùng static: - Các đường truyền có băng thông thấp. - Người quản trị mạng cần kiểm soát các kết nối. - Kết nối dùng định tuyến tĩnh là dự phòng cho đường kết nối dùng các giao thức động. - Chỉ có một đường duy nhất đi ra mạng bên ngoài. Tình huống này gọi là stub network. - Router có rất ít tài nguyên và không thể chạy một giao thức định tuyến động. - Người quản trị mạng cần kiểm soát bảng định tuyến và cho phép các giao thức định tuyến classful và classless. Dùng floating Static Routes Cơ chế dùng floating static route là một cơ chế khác để đưa thông tin vào bảng định tuyến. Giải pháp này khắc phục một số giới hạn trong thiết kế mạng. Một floating static route cho phép một đường đi dự phòng nằm chờ cho đến khi nào tuyến đường chính bị chết. Sau đó đường dự phòng sẽ được kích hoạt. Khi đường chính được sửa chữa, đường backup sẽ lui về chế độ dự phòng. Một ví dụ là một đường quay số sẽ làm đường backup cho đường frame-relay . Định tuyến theo yêu cầu (On Demand Routing) Tất cả các vấn đề định tuyến đều quan tâm đến vấn đề phí tổn quả n lý. Trong trường hợp các routing update, dùng định tuyến tĩnh th ì có chi phí quản trị cao, còn dùng định tuyến động thì tiêu tố n tài nguyên. Thông thường, việc chọn lựa khi nào thì dùng định tuyến tĩnh, khi nào dùng đị nh tuyến động là một quyết định dễ dàng. Định tuyến tĩnh thường được dùng để chia sẽ thông tin định tuyến giữa classful và classless hoặc để định ngh ĩa một tuyến đường mặc định default route. Tuy nhiên trong một vài dạ ng mạng có sơ đồ phân bố lớn, định tuyến tĩnh hay động đều không phù hợ p. Trong một hệ thống mạng như vậy, các kết nối thường có băng thông thấ p và rất ít thông tin cần gửi trên các kết nối này. Trong tình huống này, có vẻ như định tuyến tĩnh và default-route là các giải pháp phù hợ p. Tuy nhiên nếu có rất nhiều site ở xa trong mô hình hub-and-spoke, giải pháp này có thể trở nên không thể quản lý được. Trong giải pháp dùng ODR, tất cả các spoke router có thể có cấu hình giống nhau, mặc dù các địa chỉ IP phả i là duy nhất cho từng router. ODR dùng CDP để gửi các địa chỉ mạng của các mạng kết nối trực tiếp từ spokes hoặc từ stub về hub router. Hub router sẽ gửi các địa chỉ interface của các kết nối chung như là một default route về stub router. ODR có thuậ n lợi là chỉ gửi các thông tin tối thiểu, chẳng hạn như phần prefix và phầ n mask, mặc định là mỗi 60 giây. Thông tin này sẽ được cập nhật vào bả ng định tuyến của hub router và có thể được redistribute vào các giao thức đị nh tuyến. Bởi vì giá trị netmask được gửi trong cập nhật, VLSM có thể đượ c dùng. Hình 1-1 Error! Trong hình vẽ trên, routerA có đầy đủ thông tin về tất cả các mạng kết nối đến từng spoke. Các thiết bị còn lại trong AS chưa được đặt trong bảng đị nh tuyến của router A nhằm đơn giản hóa cấu hình. tất cả các spoke router, tượng trưng ở đây là routerB, sẽ gửi một default route đến phần còn lại của hệ thống mạng. Route mặc định 0.0.0.0 với giá trị next hop là địa chỉ IP của cổng kết nối về A. Router B sẽ có hai mạng kết nối trực tiếp tới nó. Một mạng là default net 0.0.0.0 và giá trị next hop là địa chỉ mạng mặc định, là địa chỉ của routerA. Khi cấu hình ODR, cần phải nhớ các điểm quan trọng sau: - Không có giao thức định tuyến nào cấu hình trên stub router. IP routing được bật lên ON ở chế độ mặc định. Cho phép sử dụng default route - bất kỳ một địa chỉ secondary nào được cấu hình trên stub router sẽ không được truyền bởi CDP về hub router - ODR phải được cấu hình trên hub router - Mặc dù CDP là cho phép ở chế độ mặc định trên tất các các interface, một vài cổng giao tiếp WAN chẳng hạn như ATM đòi hỏi phải cấu hình CDP bằng lệnh cdp enable. - CDP dùng cơ chế multicast, vì vậy với những cơ chế WAN yêu cầu phát biểu mapping (ví dụ như trong frame-relay), hãy dùng từ khóa broadcast để đảm bảo rằng các CDP là được truyền. - Có thể hiệu chỉnh CDP timers để gửi các cập nhật thường xuyên hơn chu kỳ mặc định 60s.