HỆ THỐNG MẠNG - TÌM HIỂU VÀ NGUYÊN CỨU GIAO THỨC OSPF CHƯƠNG 4 pdf

Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG Đề tài: TÌM HIỂU VÀ NGUYÊN CỨU GIAO THỨC OSPF CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG CỦA OSPF 4.1 Ứng dụng của OSPF trong mạng IP phân cấp 4.1.1 Phân cấp trong mạng IP cỡ lớn Ban đầu, các mạng TCP/IP hoạt động dựa trên các giao thức định tuyến vécter khoảng cách đơn giản và cơ chế đánh địa chỉ IP 32-bit có phân lớp. Các công nghệ này giới hạn khả năng phát triển của mạng. Do vậy hiện nay các nhà thiết kế mạng đã phải từ bỏ các công nghệ này để xây dựng các mạng hiện đại khác có khả năng mở rộng để thích ứng với sự phát triển nhanh và những biến đổi liên tục của mạng. Phần này sẽ giới thiệu các công nghệ mạng có khả năng giải quyết các yêu cầu này. Mô hình mạng phân cấp và các đặc trưng của mạng phân cấp Mô hình mạng phân cấp giúp phân chia các vấn đề phức tạp của mạng thành các vấn đề nhỏ hơn và dễ quản lý hơn. Mỗi lớp trong mạng phân cấp chỉ tập trung vào một tập các vấn đề khác nhau. Điều này giúp cho người thiết kế mạng có thể sử dụng một cách tối ưu phần mềm và phần cứng mạng trong việc thiết kế mạng. Ví dụ, các thiết bị ở lớp thấp nhất được tối ưu để chỉ thực hiện chức năng truyền tải. Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF Mô hình mạng phân cấp 3 lớp (hình vẽ) Access layer Distribute layer Core layer Trong mô hình này, các thết bị mạng và các liên kết được nhóm lại với nhau theo ba lớp:  Lớp lõi (core Layer).  Lớp phân phối (Distribution Layer)  Lớp truy nhập (Access Layer) Ưu điểm của mô hình mạng phân cấp là chúng dễ dàng được module hoá. Các thiết bị trong cùng một lớp thực hiện các chức năng tương tự nhau. Điều này cho phép các nhà quản trị mạng dễ dàng thêm hoặc bớt các thành phần đơn lẻ của mạng. 4.1.2 Chức năng các lớp Hình 4.1 Mô hình mạng phân cấp ba lớp Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF a. Lớp lõi Lớp lõi thực hiện chức năng truyền tải lưu lượng với tốc độ cao đảm bảo độ tin cậy. Các thiết bị ở lớp lõi sẽ chuyển các gói tin nhanh nhất có thể được và chúng có thể đáp ứng được tất cả các nhu cầu về chuyển gói tốc độ cao cho mạng. Các thiết bị này sẽ thực hiện các chức năng sau đối với các gói:  Kiểm tra danh sách truy nhập  Mã hoá dữ liệu  Biên dịch địa chỉ b. Lớp phân phối Lớp phân phối được đặt ở giữa lớp truy nhập và lớp lõi giúp phân biệt lớp lõi với phần còn lại của mạng. Mục đích của lớp phân phối là quản lý lưu lượng chuyển vào lớp lõi bằng cách sử dụng các danh sách truy nhập và các phương pháp lọc khác. Do vậy, có thể nói lớp này thực hiện chức năng định nghĩa các chính sách an ninh cho mạng. Các chính sách này giúp bảo vệ mạng và tiết kiệm tài nguyên cho mạng bằng cách loại bỏ các lưu lượng không cần thiết vào mạng. Nếu một mạng có hai giao thức định tuyến trở lên, giả sử như RIP (Routing information Protocol)và IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), thì thông tin giữa hai miền định tuyến này được chia sẻ tại lớp phân phối. c. Lớp truy nhập Lớp truy nhập cung cấp lưu lượng cho mạng và thực hiện điều khiển cổng vào mạng. Người sử dụng đầu cuối truy nhập tài nguyên mạng bằng lớp truy nhập. Có Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF chức năng như một cửa trước để vào mạng, lớp truy nhập sử dụng danh sách truy nhập để ngăn chặn các người dùng không có quyền truy cập vào mạng. Lớp truy nhập cũng có thể đưa ra các điểm truy nhập từ xa tới mạng bằng cách sử dụng các công nghệ mạng diện rộng như Frame Relay, ISDN, hoặc leased line. 4.1.3 Ứng dụng OSPF trong mạng phân cấp a. Sựphân chia thành vùng con trong miền OSPF Khi mạng phát triển, cơ sở dữ liệu của mạng tăng theo dẫn đến phải tăng dung lượng bộ nhớ Router. Để giải quyết vấn đề này, người ta sử dụng giải thuật SPF. Nhưng điều này lại tăng gánh nặng sử lí cho CPU. Lợi ích của việc sử dụng Area: OSPF sử dụng các Area để giảm các ảnh hưởng bất lợi trên. OSPF định nghĩa Area là một nhóm logic các Router và các liên kết giúp phân chia hiệu quả một miền OSPF thành các miền con. Các Router trong một Area sẽ không biết chi tiết cấu hình bên ngoài Area của nó. Area ID: Area được nhận dạng bởi 32 bit Area ID. Area ID có thể được viết dưới dạng số thập phân hoặc số thập phân được ngăn cách bởi các dấu chấm (ví dụ như 0 và 0.0.0.0 là tương đương, hoặc16 và 0.0.0.16; 271 và 0.0.1.15 là tương đương). Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF Backbone: Area ID 0 được sử dụng cho mạng Backbone. Mạng Backbone là mạng chịu trách nhiệm thông báo các thông tin về cấu hình tổng quát của mỗi Area cho các Area khác. b. Ứng dụng OSPF trong mạng phân cấp Trong mạng phân cấp sử dụng giao thức định tuyến OSPF, thì lớp lõi của mạng sẽ tương ứng với mạng backbone trong miền OSPF, lớp phân phối và lớp truy nhập sẽ tương ứng với các vùng con khác (không phải backbone). (xem hình vẽ) Area 0 Core layer Distribute layer Access layer Distribute layer Distribute layer A c c e s s l a y e r Hình 4.2 Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF 4.2 OSPF với việc cân bằng tải 4.2.1 Vấn đề định tuyến đa đường và cân bằng tải trong mạng IP E D C A B a. Định tuyến đa đường: Định tuyến đa đường: là định tuyến các gói tin tới đích theo nhiều đường khác nhau. Lưu lượng đi từ nguồn tới đích được phân chia ra trên các đường. (hình 4.3) Ưu điểm và nhược điểm của định tuyến đa đường: Hình 4.3 Gói tin đi từ A đến E có thể đi theo hai đường A-B-D-E hoặc A-C-D-E Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF Định tuyến đa đường giúp tận dụng tốt hơn băng thông của các đường dẫn từ nguồn tới đích so với định tuyến đơn đường. Điều này giúp cho tốc độ truyền thông cao hơn. Tuy nhiên định tuyến đa đường có nhược điểm là phức tạp hơn so với định tuyến đơn đường. Trong các giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết có hỗ trợ phương thức định tuyến đa đường. Theo đó, các đường có cost thấp nhất trong các đường có thể tới đích sẽ được lựa chọn. Ví dụ, nếu ta chọn định tuyến hai đường thì hai đường có cost thấp nhất trong các đường dẫn tới đích sẽ được cùng sử dụng. b. Cân bằng tải Cân bằng tải cho phép các Router định tuyến đa đường các gói tin từ nguồn tới đích bằng cách gửi các gói tin lên tất cả các tuyến khả dụng. Cân bằng tải được chia làm hai loại gồm equal cost và unequal cost. Cân bằng tải theo kiểu equal cost: là cân bằng tải mà lưu lượng được phân phối đều nhau giữa các đường truyền. Cân bằng tải theo kiểu unequal cost: trong phưong thức này, các gói được truyền trên các đường dẫn với tỷ lệ khác nhau. Lưu lượng được phân bố tỷ lệ nghịch với cost của đường dẫn. Tức là đường dẫn có cost thấp hơn sẽ được truyền nhiều lưu lưọng hơn, trong khi đường dẫn có cost cao hơn sẽ được truyền ít lưu lượng hơn. Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF Một số giao thức định tuyến hỗ trợ cả equal-cost và unequal-cost, trong khi một số khác chỉ hỗ trợ equal cost. Định tuyến tĩnh không có metric chỉ hỗ trợ equal cost. Ngoài ra cân bằng tải cũng được phân chia theo đích hoặc theo gói. Cân bằng tải theo đích (Per Destination load balancing): là cân bằng tải mà việc phân chia lưu lượng phụ thuộc vào địa chỉ đích. Ví dụ nếu có hai đường dẫn tới cùng một mạng, thì tất cả các gói tới một đích trong mạng sẽ được truyền theo đường thứ nhất, tất cả các gói tới đích thứ hai trong mạng được truyền theo đường thứ hai, tất cả các gói đến đích thứ ba lại được truyền theo đường thứ nhất và cứ như vậy. Cân bằng tải loại này thường được sử dụng trong các Router của Cisco khi chúng ở chế độ chuyển mạch nhanh. Cân bằng tải theo gói (Per Packet Load Balancing): (xét với cùng một đích)  Nếu các đường dẫn là equal-cost: một gói tới một đích được gửi trên một liên kết, gói tiếp theo tới cùng đích đó được gửi trên liên kết tiếp theo và cứ như vậy.  Nếu các đường dẫn là unequalcost: các gói gửi tới cùng một đích sẽ được truyền trên các đường dẫn tới đích đó theo một tỷ lệ phụ thuộc vào cost của mỗi đường. Cụ thể là nếu đường dẫn thứ nhất có cost là a, đường dẫn thứ hai có cost là b thì tỷ lệ truyền gói là giữa đường thứ nhất và thứ hai sẽ là b/a. 4.2.2 Ứng xử của OSPF với cân bằng tải Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF Giao thức định tuyến OSPF có hỗ trợ định tuyến đa đường và cân bằng tải theo kiểu equal cost. 5 30 10 20 10 D A C B 10.1.2.0 Giả sử Router A phải định tuyến các gói tin đến Router D và ta cấu hình Router A hoạt động ở chế độ định tuyến hai đường. Rouer A sẽ tra bảng định tuyến của nó và chọn ra trong các tuyến có thể dẫn tới đích hai tuyến có cost thấp nhất (giả sử hai tuyến đó là A-B-D và A-C-D). Sau đó Router A sẽ sử dụng cả hai tuyến này để truyền tin. Do OSPF chỉ hỗ trợ cân bằng tải equal-cost nên mặc dù hai tuyến này có băng thông khác nhau nhưng tỷ lệ các gói truyền trên hai tuyến này là như nhau. 4.3 OSPF trong miền MPLS 4.3.1 Vai trò của MPLS trong mạng IP cỡ lớn a. Giới thiệu về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Hình 4.4 Cân bằng tải trong OSPF Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF MPLS là công nghệ tập trung vào giải quyết các vấn đề còn tồn tại liên quan đến việc chuyển tiếp các gói tin trong môi trường liên mạng hiện nay. IETF đã đưa ra các tiêu chuẩn về MPLS và mô tả mục đích cơ bản của MPLS như sau: Mục đích cơ chính của nhóm nghiên cứu MPLS là chuẩn hoá một công nghệ cơ sở giúp kết hợp giữa việc chuyển tiếp theo kiểu chuyển đổi nhãn với định tuyến lớp mạng. Công nghệ này được hi vọng là sẽ cải thiện hiệu năng định tuyến lớp mạng, khả năng mở rộng của lớp mạng, và sự mềm dẻo trong việc triển khai các dịch vụ mới (bằng cách cho phép thêm vào các dịch vụ mới mà không cần thay đổi kiểu chuyển tiếp gói tin). Kiến trúc MPLS mô tả các cơ chế để thực hiện chuyển mạch nhãn bằng cách kết hợp giữa chuyển mạch tốc độ cao của chuyển mạch lớp hai với khả năng định tuyến của lớp ba. MPLS gán các nhãn cho các gói để truyền tải các gói qua mạng. Cơ chế chuyển tiếp gói tin qua mạng này gọi là cơ chế chuyển đổi nhãn (label swapping). Trong cơ chế này, các gói được gán các nhãn có độ dài cố định giúp cho các node chuyển mạch có thể dựa vào đó để sử lý các gói tin và chuyển tiếp chúng qua mạng. Sự khác nhau đáng kể giữa MPLS và công nghệ WAN truyền thống là cách các nhãn được gán và khả năng mang danh sách các nhãn (stack of label) được gắn vào gói. Kỹ thuật chuyển tiếp các gói trong miền MPLS hoàn toàn trái ngược với trong môi trường mạng phi kết nối ngày nay, nơi mà mỗi gói được sử lý tại mỗi node, header [...]... như hoạt động tốt trên các mạng cỡ lớn, khả năng hội tụ nhanh, tiết kiệm băng thông trong quá trình trao đổi thông tin định tuyến giao thức định tuyến OSPF đã hoạt động hiệu quả trong mạng NGN của VNPT Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Ứng dụng của OSPF Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Ứng dụng của OSPF Kết luận Qua nghiên cứu về giao thức OSPF ta rút ra được kết luận sau: OSPF là một giao thức định tuyến mạnh Nó... Router M160 sử dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và sử dụng giao thức định tuyến OSPF Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS hoạt động dựa trên giao thức LDP có tác dụng ánh xạ các địa chỉ IP đích thành các nhãn tương ứng để các LSR gán các nhãn này cho các gói tin IP khi chúng đi vào miền MPLS Giao thức LDP lại thực hiện điều này dựa trên bảng định tuyến mà giao thức OSPF đã xây dựng Có thể... thiết bị mạng sử dụng giao thức này phải có cấu hình mạnh tức là dung lượng bộ nhớ phải lớn và tốc độ CPU phải cao Ngoài ra, do giao thức OSPF là một giao thức rất phức tạp nên đòi hỏi người sử dụng phải có một kiến thức nhất định về mạng và phải được đào tạo chuyên sâu về OSPF mới có thể cấu hình dược giao thức này Tập đồ án hi vọng đã cung cấp cho ban đọc một cách tương đối đầy đủ các kiến thức cần... BRAS và DSLAM dùng để kết nối thuê bao ADSL Việc cân bằng giữa nhu cầu của khách hàng và chi phí của hệ thống là một điều hết sức cần thiết cho nhà quản trị mạng khi muốn đầu tư vào mạng của mình Một trong những việc đó chính là phải quản lý hiệu năng mạng một cách chặt chẽ để có những kế hoạch triển khai mở rộng hay cắt giảm hệ thống kịp thời Đối với hệ Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Ứng dụng của OSPF thống. .. packet L1 Edge-LSR IP packet L2 D IP packet L3 F IP packet E B Hình 4. 9 4. 4 Ứng dụng OSPF trong mạng NGN của VNPT 4. 4.1 Mạng NGN của VNPT Giới thiệu mô hình mạng NGN của VNPT đang xây dựng Edge-LSR Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Ứng dụng của OSPF MGC uk § iÒ Open API n hiÓ MGCP IP, MPLS MGCP CCS7 y Tru CCS7 t¶i Òn Media Gateways RAS, VoIP, VoATM §a truy nhËp Da nang Hanoi ru y HCMC T p nhË Hình 4. 10 Mô hình... hình vẽ 4. 9) Để thực hiện việc gán nhãn một cách chính xác cho các gói, các LSR phải căn cứ vào bảng chuyển tiếp nhãn (label forwarding table) Để xây dựng bảng này, người ta sử dụng giao thức phân bổ nhãn LDP Tuy nhiên giao thức này chỉ hoạt động khi Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Ứng dụng của OSPF trong mạng phải có bảng định tuyến IP Trong trường hợp này IETF khuyến nghị nên dùng giao thức định tuyến OSPF. .. lưu số liệu vào log file dưới dạng text, và ghi theo chế độ mỗi ngày số liệu được ghi vào 1 file, và lưu được trong 1 tuần Số liệu của tuần sau sẽ ghi đè vào file số liệu của tuần trước 4. 4.2 Khả năng ứng dụng của OSPF trong mạng NGN của VNPT Mạng NGN của VNPT là một mạng IP cỡ lớn có cấu trúc phân lớp Tuy nhiên ở đây ta chỉ quan tâm tới lớp truyền tải của mạng Tại lớp truyền tải, các Router M160 được... truyền thống Hình sau mô tả toàn bộ quá trình truyền gói trong miền MPLS Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Ứng dụng của OSPF IP packet IP packet L1 A IP packet B L2 D IP packet L3 F IP packet E G C Hình 4. 7 Quá trình truyền gói trong miền MPLS b Vai trò của MPLS trong mạng IP cỡ lớn Xét một mạng IP cỡ lớn được phân cấp lớp như hình vẽ: Node 2 Node 1 Core layer Node 3 Hình 4. 8 Node 4 Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Ứng... labeled packets Data plane in a node Hình 4. 5 Kiến trúc cơ bản của một node MPLS Đồ án tốt nghiệp Chương 4 Ứng dụng của OSPF Mỗi node MPLS phải chạy ít nhất một giao thức định tuyến IP (hoặc sử dụng định tuyến tĩnh) để trao đổi thông tin định tuyến IP với các node MPLS khác trong mạng Khi này, mỗi node MPLS sẽ là một Router IP trong mặt bằng điều khiển Các giao thức định tuyến IP sẽ xây dựng bảng định... hiệu năng mạng (quản lý lưu lượng vào/ra, tổng số kết nối trong một khoảng thời gian nào đó, ) được thể hiện ở 2 dạng:  Thứ nhất: Có một bảng điện tử luôn luôn hiển thị lưu lượng xử lý online của hệ thống theo thời gian thực, nhìn vào đó ta có thể thấy lưu lượng vào ra, tải xử lý tại thời điểm bất kỳ  Thứ hai: Ngoài việc hiển thị online trên bảng điện tử như trên thì hệ thống còn lưu số liệu vào log . nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG Đề tài: TÌM HIỂU VÀ NGUYÊN CỨU GIAO THỨC OSPF CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG CỦA OSPF 4. 1 Ứng dụng của OSPF trong mạng IP phân cấp 4. 1.1 Phân. đường. (hình 4. 3) Ưu điểm và nhược điểm của định tuyến đa đường: Hình 4. 3 Gói tin đi từ A đến E có thể đi theo hai đường A-B-D-E hoặc A-C-D-E Đồ án tốt nghiệp Chương 4. Ứng dụng của OSPF Định. 4. 3 OSPF trong miền MPLS 4. 3.1 Vai trò của MPLS trong mạng IP cỡ lớn a. Giới thiệu về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Hình 4. 4 Cân bằng tải trong OSPF Đồ án tốt nghiệp Chương