234 Sau đ ây là các đ ặ c đ i ể m hoạt đ ông của router sử dụng giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết: 1. Sử dụng thông tin từ gói hello và LSAs nhận đ ư ợ c từ các router láng giềng đ ể xây dựng cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng. 2. Sử dụng thuật toán SPF đ ể xác tính toán ra đ ư ờ ng ngắn nhất đ ế n từng mạng. 3. Lưu kết quả chon đ ư ờ ng trong bảng đ ị nh tuyến. 2.1.3. Thông tin định tuyến được duy trì như thế nào Phần này sẽ giải thích giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết sử dụng các thành phần sau đ ây như thế nào: LSAs. Cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng. Thuật toán SPF Cây SPF Bảng đ ị nh tuyến với đ ư ờ ng đ i và cổng ra tương ứ ng đ ể đ ị nh tuyến cho gói dữ liệu. Giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết đ ư ợ c thiết kế đ ể khắc phục các nhược đ i ể m của giao thức đ ị nh tuyến theovectơ khoảng cách. Ví dụ như:giao thức đ ị nh tuyến theo vectơ khoảng cách chỉ trao đ ổ i thông tin đ ị nh tuyến với các router kết nối trực tiếp với mình mà thôi, trong khi đ ó giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết thực hiện trao đ ổ i thông tin đ ị nh tuyến trên một vùng rộng lớn. • • • • • Khi có một sự cố xảy ra trong mạng, ví dụ như có một router láng giềng bị mất kết nối , giao thức đ ị nh tuyến theo trạng đ ư ờ ng liên kết lập tức phát các gói LSAs ra trên toàn vùng b ằ ng 1 đ ị a chỉ multicast đ ặ c biệt. Tiến trình này thực hiện gửi thông tin ra tất cả các cổng, trừ cổng nhận đ ư ợ c thông tin. Mỗi router nhận đ ư ợ c một LSA, cập nhật thông tin mới này vào cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng. Sau đ ó router chuyển tiếp gói LSA này cho tất cả các thiết bị làng giềng khác. LSAs làm cho mọi router trong vùng thực hiện tính toán lại đ ư ờ ng đ i. Chính vì vậy số lượng router trong một vùng nên có giới hạn. 235 Một kết nối tương ứ ng với một cổng trên router. Thông tin về trạng thái của một liên kết bao gồm thông tin về một cổng của router và mối quan hệ với các router láng giềng trên cổng đ ó . Ví dụ như: thông tin về một cổng trên router bao gồm đ ị a chỉ IP, subnet mask, loại mạng kết nối vào cổng đ ó…T ậ p hợp tất cả các thông tin trên đ ư ợ c lưu lại thành một cơ sở dữ li ệ u về trạng thái các đ ư ờ ng liên kết, hay còn g ọ i là cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng. Cơ sở dữ liệu này đ ư ợ c sử dụng đ ể tính toán chọn đ ư ờ ng tốt nhất. Router áp dụng thuật toán chọn đ ư ờ ng ngắn nhất Dijkstra vào cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng, từ đ ó xây dựng nên cây SPF với bản thân router là gốc. Từ cây SPF này, router sẽ chọn ra đ ư ờ ng ngắn nhất đ ế n từng m ạ ng đ ích. Kết quả chọn đ ư ờ ng đ ư ợ c đ ặ t trên bảng đ ị nh tuyến của router. Hình 2.1.3 2.1.4 Thuật toán định tuyến theo trạng thái đường liên kết Thuật toán đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết xây dựng và duy trì một cơ sở dữ liệu phức tạp về cấu trúc hệ thống mạng bằng cách trao đ ổ i các gói quảng cáo trạng thái đ ư ờ ng liên kết LSAs(Link – State Advertisements) với tất cả các router khác trong mạng. Thuật toán đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết có đ ặ c đ i ể m sau: • Chúng đ ư ợ c xem như là một tập hợp các giao thức SPF. 236 • • Chúng xây dựng và duy trì một cơ sở dữ liệu phức tạp về cấu trúc hệ thống mạng. Chúng dựa trên thuật toán Dijkstra. Giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết phát triển và duy trì đ ầ y đ ủ các thông tin về mọi router trong mạng và cấu trúc kết nối của chúng. Đ i ề u này đ ư ợ c thực hiện nhờ quá trình trao đ ổ i LSAs với các router khác trong m ạ ng. Mỗi router xây dựng cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng của mình nhờ các thông tin từ các LSA mà nó nhận đ ư ợ c. Sau đ ó router sử dụng thuật toán SP đ ể tính toán chọn đ ư ờ ng ngắn nhất đ ế n từng mạng đ ích. Kết quả chọn đ ư ờ ng đ ư ợ c đ ư a lên bảng đ ị nh tuyến của router. Trong suốt tiến trình hoạt đ ộ ng, mọi sự thay đ ổ i trong cấu trúc hệ thống mạng như một thành phần mạng bị đ ứ t hay mạng phát triển thêm thành phần mới đ ề u đ ư ợ c phat hiện và đ áp ứ ng theo. Việc trao đ ổ i LSA đ ư ợ c thực hiện khi có một sự kiện xảy ra trong mạng chứ không đ ư ợ c thực hiện theo đ ị nh kìy. Nhờ vậy tốc đ ộ hội tụ nhanh hơn ví không cần chờ h ế t thời gian đ ị nh kỳ các router mới đ ư ợ c hội tụ. 237 Hình 2.1.4 Ví dụ hình 2.1.4: Tùy theo từng giao thức và thông số đ ị nh tuyến tương ứ ng, giao thức đ ị nh tuyến có thể phân biệt đ ư ợ c hai đ ư ờ ng đ ế n cùng một đ ích và sử dụng đ ư ờ ng tốt nhất. Trong hình 2.1.4, trên bảng đ ị nh tuyến có hai đ ư ờ ng đ i từ Router A đ ế n Router D. Hai đ ư ờ ng này có chi phí bằng nhau nên giao thức đ ị nh tuyến ghi nhận cả hai. Có một số giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết có cách đ ánh giá khả năng hoạt đ ộ ng của hai đ ư ờ ng và chon đ ư ờ ng tốt nhất. Ví dụ, nếu đ ư ờ ng đ i qua Router C gặp trở ngại như bị nghẽn mạch hoặc bị hư hỏng thì giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết có thể nhận biết đ ư ợ c các thay đ ổ i này và chuyển gói di theo đ ư ờ ng qua Router B. 2.1.5 Ưu và nhược điểm của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết Sau đ ây là các ư u đ i ể m của giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết: • • • Sử dụng chi phí làm thông số đ ị nh tuyến đ ể chọn đ ư ờ ng đ i trong mạng. Thông số chi phí này có thể phản ánh đ ư ợ c dung lượng của đ ư ờ ng truyền. Thực hiện cập nhật khi có sự kiện xảy ra, phát LSAs ra cho mọi router trong hệ thống mạng. Đ i ề u này giúp cho thời gian hội tụ nhanh hơn. Mỗi router có một sơ đ ồ đ ầ y đ ủ và đ ồ ng bộ về toàn bộ cấu trúc hệ thống mạng. Do đ ó chúng rất khó bị lặp vòng. 238 • • • • Router sử dụng thông tin mới nhất đ ể quyết đ ị nh chọn đ ư ờ ng đ i. Cần thiết kế hệ thống mạng một cách cẩn thận đ ể cơ sở dữ liệu về trạng thái các đ ư ờ ng liên kết có thể đ ư ợ c thu nhỏ lại. Nhờ đ ó chúng ta có thể tiết kiệm đ ư ợ c các tính toán Dijkstra và hội tụ nhanh hơn. Mọi router sử dụng sơ đ ồ cấu trúc mạng của riêng nó đ ể chọn đ ư ờ ng. Đ ặ c tính này sẽ giúp chúng ta khi cần xử lý sự cố. Giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết có hỗ trợ CIDR và VLSM. Sau đ ây là các nhược đ i ể m của giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết: Chúng đ òi hỏi nhiều dung lượng b ộ nh ớ và năng lực xử lý cao hơn so với giao thức đ ị nh tuyến theo vectơ kho ả ng cách. Do đ ó chúng khá mắc tiền đ ố i với các tổ chức nhỏ, chi phi hạn hẹp và thiết bị cũ. • Chúng đ òi hỏi hệ thống mạng phải đ ư ợ c thiết kề theo mô hình phân cấp, hệ thống mạng đ ư ợ c chia ra thành nhiều cùng nhỏ đ ể làm giảm bớt đ ộ lớn và đ ộ phức tạp của cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng. • Chúng đ òi hỏi nhà quản trị mạng phải nắm vững giao thức. • Trong suốt quá trình khởi đ ộ ng, các router thu thập thông tin về cấu trúc hệ thống mạng đ ể xây dựng cơ sở dữ liệu, chúng phát các gói LSA ra trên toàn bộ mạng. Do đ ó tiến trình này có thể làm giảm dung lượng đ ư ờ ng truyền dành cho dữ liệu khác. • 1.1.4. So sánh và phân biệt giữa định tuyến theo vectơ khoảng cách và định tuyến theo trạng thái đường liên kết Trước tiên ta xét giao thức đ ị nh tuyến theo vectơ khoảng cách. Thông tin đ ị nh tuyến mà các router gửi đ i là những thông tin gì và gửi cho ai ? Các router đ ị nh tuyến theo vectơ khoảng cách thực hiện gửi toàn bộ bảng đ ị nh tuyến của mình và chỉ gửi cho các router kết nối trực tiếp với mình. Như chúng ta đ ã biết ,thông tin trên bảng đ ị nh tuyến rất ngắn gọn,chỉ cho biết t ư ơ ng ứ ng với một mạng đ ích là cổng nào của router , router kế tiếp có đ ị a chỉ IP là gì, thông số đ ị nh tuyến của con đ ư ờ ng này là bao nhiêu. Do đ ó, các router đ ị nh tuyến theo vectơ khoảng cách không biết đ ư ợ c đ ư ờ ng đ i một cách cụ thể, không biết về các router trung gian trên đ ư ờ ng đ i và cấu trúc kết nối giữa chúng. Các bạn có thể xem nội dung bảng đ ị nh tuyến trên router bằng lệnh sh ow ip route. Hơn nữa, bảng đ ị nh tuyến là kết quả chọn đ ư ờ ng tốt nhất của mỗi router. Do đ ó, khi 239 chúng trao đ ổ i bảng đ ị nh tuyến với nhau, các router chọn đ ư ờ ng dựa trên kết quả đ ã chọn của router láng giềng. Mỗi router nhìn hệ thống mạng theo sự chi phối của các router láng giềng. Các router đ ị nh tuyến theo vectơ khoảng cách thực hiện cập nhật thông tin đ ị nh tuyến theo đ ị nh kỳ nên tốn nhiều băng thông đ ư ờ ng truyền. Khi có sự thay đ ổ i xảy ra, router nào nhận biết s ự thay đ ổ i đ ầ u tiên sẽ cập nhật bảng đ ị nh tuyến của mình trước rồi chuyển bảng đ ị nh tuyến bảng đ ị nh tuyến cập nhật cho router láng giềng. Router láng giềng nhận đ ư ợ c thông tin mới, cập nhật vào bảng đ ị nh tuyến đ ã đ ư ợ c cập nhật cho các router láng giềng kế tiếp. Quá trình cập nhật cứ lần lượt như vậy ra toàn bộ hệ thống. Do đ ó thời gian bị hội tụ chậm. Bây giờ ta xét đ ế n giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết. Thông tin đ ị nh tuyến mà các router gửi đ i là gì và gửi cho ai? Khi bắt đ ầ u hoạt đ ộ ng, mỗi router sẽ gửi thông tin cho biết nó có bao nhiếu kết nối và trạng thái của mỗi đ ư ờ ng kết nối như thế nào, và nó gửi cho mọi router khác trong mạng bằng đ ị a chỉ multicast. Do đ ó mỗi router đ ề u nhận đ ư ợ c từ tất cả các router khác thông tin về các kết nối của chúng. Kết quả là mỗi router sẽ có đ ầ y đ ủ thông tin đ ể xây dựng một cơ sở dữ liệu về trạng thái các đ ư ờ ng liên kết, hay còn gọi là cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng. Như vậy, mỗi router đ ề u có một cái nhìn đ ầ y đ ủ và cụ thể về cấu trúc của hệ thống mạng. Từ đ ó, mỗi router tự tính toán đ ể chọn đ ư ờ ng đ i tốt nhất đ ế n từng mạng đ ích. Khi các router đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết đ ã hội tụ xong, không thực hiện cập nhật đ ị nh kỳ. Chỉ khi nào có sự thay đ ổ i thì thông tin về sự thay đ ổ i đ ó đ ư ợ c truyền đ i cho tất cả các router trong mạng. Do đ ó thời gian hội tụ nhanh và ít tốn băng thông. Ta thấy ư u đ i ể m nổi trội của đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết so với đ ị nh tuyến theo vectơ khoảng cách là thời gian hội tụ nhanh hơn và tiết kiệm băng thông đ ư ờ ng truyền hơn. Giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết có hỗ trợ CIDR và VLSM. Do đ ó, chúng là một lựa chọn tốt cho mạng lớn và phức tạp. Thực chất giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết thực hiện đ ị nh tuyến tốt hơn so với giao thức đ ị nh tuyến theo vectơ khoảng cách ở mọi kích cỡ mạng. Tuy nhiên, giao thức đ ị nh tuyến theo trạng thái đ ư ờ ng liên kết không đ ư ợ c triển khai ở mọi hệ thống mạng vì chúng đ òi hỏi dung lượng bộ . tuyến cập nhật cho router láng giềng. Router láng giềng nhận đ ư ợ c thông tin mới, cập nhật vào bảng đ ị nh tuyến đ ã đ ư ợ c cập nhật cho các router láng giềng kế tiếp. Quá trình cập nhật. đ ặ c biệt. Tiến trình này thực hiện gửi thông tin ra tất cả các cổng, trừ cổng nhận đ ư ợ c thông tin. Mỗi router nhận đ ư ợ c một LSA, cập nhật thông tin mới này vào cơ sở dữ liệu về cấu. hiện cập nhật thông tin đ ị nh tuyến theo đ ị nh kỳ nên tốn nhiều băng thông đ ư ờ ng truyền. Khi có sự thay đ ổ i xảy ra, router nào nhận biết s ự thay đ ổ i đ ầ u tiên sẽ cập nhật