Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG Đề tài: TÌM HIỂU VÀ NGUYÊN CỨU GIAO THỨC OSPF CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG IP 2.1 Vài nét về định tuyến IP Cả Host và Router đều có bảng định tuyến , nhưng bảng định tuyến của Host đơn giản hơn nhiều so với Router. Bảng định tuyến của những máy tính đơn lẻ có thể chỉ có hai dòng: một là lộ trình mạng cục bộ và hai là lộ trình mặc định của những gói tin không thể phân phối trong mạng cục bộ. Nếu gói tin thuộc mạng cục bộ, phần mềm TCP/IP sẽ sử dụng ARP để phân giải địa chỉ IP thành địa chỉ vật lí bên trong mạng cục bộ. Nếu gói tin không được phân phối trong mạng cục bộ, việc chuyển tiếp gói tin sẽ diễn ra như sau: Máy Host sẽ trích ra trong bảng định tuyến địa chỉ IP của giao diện của Router liên kết với mạng cục bộ này. Sau đó, địa chỉ IP này được phân giải thành địa chỉ vật lí của giao diện nhận bằng giao thức ARP. Tiếp theo, datagram được chuyển qua lớp truy cập mạng cùng với địa chỉ vật lí này. Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP Bộ tương thích mạng của Router sẽ nhận frame vì thấy địa chỉ vật lí đích của frame chính là địa chỉ vật lí của nó. Ruoter mở frame và chuyển datagram lên lớp Internet. Router kiểm tra địa chỉ IP của datagram. Sau đó, Router sẽ kiểm tra bảng định tuyến của nó để tìm ra đường đi thích hợp với địa chỉ đích của datagrram và chuyển tiếp datagram này. 2.2 Phân loại định tuyến 2.2.1 Định tuyến tĩnh Ở phương pháp này, thông tin định tuyến được cung cấp từ người quản trị mạng thông qua các thao tác bằng tay vào trong cấu hình của Router. Ngưòi quản trị mạng phải cập nhật bằng tay đối với các mục chỉ tuyến tĩnh này bất cứ khi nào topo liên mạng bị thay đổi. 2.2.2 Định tuyến động Ở phương pháp này, thông tin định tuyến được cập nhật một cách tự động. Công việc này được thực hiện bởi các giao thức định tuyến được cài đặt trong Router. Chức năng của giao thức định tuyến là định đường dẫn mà một gói tin truyền qua một mạng từ nguồn đến đích. Ví dụ giao thức thông tin định tuyến RIP (Routing Information Protocol) , RIP2 (RIP version 2), OSPF (Open Shortest Path First). Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP a. Các thuật toán định tuyến Định tuyến Vector khoảng cách Định tuyến vector khoảng cách (còn được gói là định tuyến Bellman Ford) là một phương pháp định tuyến đơn giản , hiệu quả và được sử dụng trong nhiều giao thức định tuyến như RIP (Routing information Protocol), RIP2 (RIP version 2), OSPF (Open Shortest Path First). Vector khoảng cách được thiết kế để giảm tối đa sự liên lạc giữa các Router cũng như lượng dữ liệu trong bảng định tuyến. Bản chất của định tuyến vector khoảng cách là một Router không cần biết tất cả các đường đi đến các phân đoạn mạng, nó chỉ cần biết phải truyền một datagram được gán địa chỉ đến một phân đoạn mạng đi theo hướng nào. Khoảng cách giữa các phân đoạn mạng được tính bằng số lượng Router mà datagram phải đi qua khi được truyền từ phân đoạn mạng này đến phân đoạn mạng khác. Router sử dụng thuật toán vector khoảng cách để tối ưu hoá đường đi bằng cách giảm tối đa số lượng Router mà datagram đi qua. Tham số khoảng cách này chính là số chặng phải qua (hop count). Định tuyến theo trạng thái liên kết Định tuyến vector khoảng cách sẽ không còn phù hợp đối với một mạng lớn gồm rất nhiều Router. Khi đó mỗi Router phải duy trì một mục trong bảng định tuyến Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP cho mỗi đích, và các mục này chỉ đơn thuần chứa các giá trị vector và hop count. Router cũng không thể tiết kiệm năng lực của mình khi đã biết nhiều về cấu trúc mạng. Hơn nữa, toàn bộ bảng giá trị khoảng cách và hop count phải được truyền giữa các Router cho dù hầu hết các thông tin này không thực sự cần thiết trao đổi giữa các Router. Định tuyến trạng thái liên kết ra đời là đã khắc phục được các nhược điểm của định tuyến vector khoảng cách. Bản chất của định tuyến trạng thái liên kết là mỗi Router xây dựng bên trong nó một sơ đồ cấu trúc mạng. Định kỳ, mỗi Router cũng gửi ra mạng những thông điệp trạng thái. Những thông điệp này liệt kê những Router khác trên mạng kết nối trực tiếp với Router đang xét và trạng thái của liên kết. Các Router sử dụng bản tin trạng thái nhận được từ các Router khác để xây dựng sơ đồ mạng. Khi một Router chuyển tiếp dữ liệu, nó sẽ chọn đường đi đến đích tốt nhất dựa trên những điều kiện hiện tại. Giao thức trạng thái liên kết đòi hỏi nhiều thời gian sử lí trên mỗi Router, nhưng giảm được sự tiêu thụ băng thông bởi vì mỗi Router không cần gửi toàn bộ bảng định tuyến của mình. Hơn nữa, Router cũng dễ dàng theo dõi lỗi trên mạng vì bản tin trạng thái từ một Router không thay đổi khi lan truyền trên mạng (ngược lại, đối với phương pháp vector khoảng cách, giá trị hop count tăng lên mỗi khi thông tin định tuyến đi qua một Router khác). b. Giao thức định tuyến Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP Các giao thức IGP và các giao thức EGP Các EGP định tuyến dữ liệu giữa các hệ thông tự trị (autonomous systems). Một ví dụ của EGP là BGP (Border Gateway Protocol), là giao thức định tuyến bên ngoài chủ yếu của Internet. Các IGP định tuyến dữ liệu bên trong một hệ thống tự trị. Các ví dụ của IGP là RIP, OSPF, IS-IS Sau đây sẽ trình bày một số giao thức định tuyến IGP thông dụng. Một số giao thức định tuyến IGP thông dụng Giao thức thông tin định tuyến (RIP) Giao thức định tuyến RIP phiên bản 1 nhận được từ giao thức định tuyến của hệ thống mạng Xerox, mà cũng được gọi là RIP, RIP được gắn vào với BSP UNIX như là một phần của giao thức TCP/IP và trở thành nhân tố chuẩn cho giao thức IP. Như đã đề cập ở trước đây. RIP sử dụng một thuật toán Vector khoảng cách mà đường xác định đường tốt nhất bằng sử dụng metric bước nhảy. Khi được sử dụng trong những mạng cùng loại nhỏ, RIP là một giao thức hiệu quả và sự vận hành của nó là khá đơn giản. RIP duy trì tất cả bảng định tuyến trong một mạng được cập nhật bởi truyền những lời nhắn cập nhật bảng định tuyến sau mỗi 30s. Sau một Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP thiết bị RIP nhận một cập nhật, nó so sánh thông tin hiện tại của nó với những thông tin được chứa trong thông tin cập nhật. Vào giữa năm 1988, IETF đã phát hành RFC 1058 mô tả hoạt động của hệ thống sử dụng RIP. Tuy nhiên RFC này ra đời sau khi rất nhiều hệ thống RIP đã được triển khai thành công. Do đó, một số hệ thống sử dụng RIP không hỗ trợ tất cả những cải tiến của thuật toán véc-tơ khoảng cách cơ bản (ví dụ như cập nhật có điều kiện và đầu độc ngược). Hạn chế của RIP: Giới hạn độ dài tuyến đường: Trong RIP, cost có giá trị lớn nhất được đặt là 16. Do đó, RIP không cho phép một tuyến đường có cost lớn hơn 15. Tức là, những mạng có kích thước lớn hơn 15 bước nhảy phải dùng thuật toán khác. Lưu lượng cần thiết cho việc trao đổi thông tin định tuyến lớn. Tốc độ hội tụ khá chậm Không hỗ trợ mặt nạ mạng con có độ dài thay đổi (VLSM): Khi trao đổi thông tin về các tuyến đường, RIP không kèm theo thông tin gì về mặt nạ mạng con. Do đó, mạng sử dụng RIP không thể hỗ trợ mặt nạ mạng con có độ dài thay đổi. Giao thức thông tin định tuyến phiên bản 2 (RIP-2) Tổ chức IETF đưa ra hai phiên bản RIP-2 để khắc phục những hạn chế của RIP-1. RIP-2 có những cải tiến sau so với RIP: Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP Hỗ trợ CIDR và VLSM: RIP-2 hỗ trợ siêu mạng và mặt nạ mạng con có chiều dài thay đổi. Đây là một trong những lý do cơ bản để thiết kế chuẩn mới này. Cải tiến này làm cho RIP-2 phù hợp với các cách thức địa chỉ hoá phức tạp không có trong RIP-1. Hỗ trợ chuyển gói đa điểm: Đây là cải tiến để RIP có thể thực hiện kiểu chuyển gói đa điểm chứ không đơn thuần chỉ có kiểu quảng bá như trước. Điều này làm giảm tải cho các trạm không chờ đợi các bản tin RIP-2. Để tương thích với RIP-1, tuỳ chọn này sẽ được cấu hình cho từng giao diện mạng. Hỗ trợ nhận thực: RIP-2 hỗ trợ nhận thực cho tất cả các node phát thông tin định tuyến. Điều này hạn chế những thay đổi có ảnh hưởng xấu đối với bảng định tuyến. Hỗ trợ RIP-1: RIP-2 tương thích hoàn toàn với RIP-1. Những hạn chế của RIP-2 RIP-2 đã được phát triển để khắc phục rất nhiều hạn chế trong RIP-1. Tuy nhiên những hạn chế của RIP-1 như giới hạn về số hop hay khả năng hội tụ chậm vẫn còn tồn tại trong RIP-2. Giao thức OSPF Giao thức OSPF (Open Shortest Path First) là một giao thức cổng trong. Nó được phát triển để khắc phục những hạn chế của giao thức RIP. Bắt đầu được xây dựng vào năm 1988 và hoàn thành vào năm 1991, các phiên bản cập nhật của giao thức này hiện vẫn được phát hành. Tài liệu mới nhất hiện nay của chuẩn OSPF là RFC Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP 2328. OSPF có nhiều tính năng không có ở các giao thức vec-tơ khoảng cách. Việc hỗ trợ các tính năng này đã khiến cho OSPF trở thành một giao thức định tuyến được sử dụng rộng rãi trong các môi trường mạng lớn. Trong thực tế, RFC 1812 (đưa ra các yêu cầu cho bộ định tuyến IPv4) - đã xác định OSPF là giao thức định tuyến động duy nhất cần thiết. Sau đây sẽ liệt kê các tính năng đã tạo nên thành công của giao thức này: Cân bằng tải giữa các tuyến cùng cost: Việc sử dụng cùng lúc nhiều tuyến cho phép tận dụng có hiệu quả tài nguyên mạng. Phân chia mạng một cách logic: điều này làm giảm bớt các thông tin phát ra trong những điều kiện bất lợi. Nó cũng giúp kết hợp các thông báo về định tuyến, hạn chế việc phát đi những thông tin không cần thiết về mạng. Hỗ trợ nhận thực: OSPF hỗ trợ nhận thực cho tất cả các node phát thông tin quảng cáo định tuyến. Điều này hạn chế được nguy cơ thay đổi bảng định tuyến với mục đích xấu. Thời gian hội tụ nhanh hơn: OSPF cho phép truyền các thông tin về thay đổi tuyến mộtcách tức thì. Điều đó giúp rút ngắn thời gian hội tụ cần thiết để cập nhậtothong tin cấu hình mạng. Hỗ trợ CIDR và VLSM: Điều này cho phép nhà quản trị mạng có thể phân phối nguồn địa chỉ IP một cách có hiệu quả hơn. OSPF là một giao thức dựa theo trạng thái liên kết. Giống như các giao thức trạng thái liên kết khác, mỗi bộ định tuyến OSPF đều thực hiện thuật toán SPF để xử lý các thông tin chứa trong cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết. Thuật toán tạo ra một cây đường đi ngắn nhất mô tả cụ thể các tuyến đường nên chọn dẫn tới mạng đích. Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP . nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG Đề tài: TÌM HIỂU VÀ NGUYÊN CỨU GIAO THỨC OSPF CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG IP 2. 1 Vài nét về định tuyến IP Cả Host và. RIP -2 . Giao thức OSPF Giao thức OSPF (Open Shortest Path First) là một giao thức cổng trong. Nó được phát triển để khắc phục những hạn chế của giao thức RIP. Bắt đầu được xây dựng vào. những hạn chế của RIP-1. RIP -2 có những cải tiến sau so với RIP: Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP Hỗ trợ CIDR và VLSM: RIP -2 hỗ trợ siêu mạng và mặt nạ mạng con có chiều