tìm hiểu và mô phỏng giao thức eigrp trên phần mềm gn3

Trong nội dung của đề tài báo cáo thực tập này em xin được giới thiệu giao thức định tuyến hiện nay đang được sử dụng phổ biến và có nhiều ưu điểm đó là giao thức định tuyến EIGRP với

-š›&š› -THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH

ĐỀ TÀI

TÌM HIỂU VÀ MÔ PHỎNG GIAO THỨC EIGRP

TRÊN PHẦN MỀM GNS3

Sinh viên thực hiện :Nguyễn Khánh Toàn Lớp : Mạng&TT K9A Giáo viên hướng dẫn : ThS Dương Thu Mây

MỤC LỤC

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 1

MỤC LỤC 2

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 3

CHƯƠNG 2:GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN EIGRP 34

CHƯƠNG 3 52

MÔ PHỎNG GIAO THỨC EIGRP TRÊN PHẦN MỀM GNS3 52

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển của Internet cũng đồng nghĩa với việc tăng trưởng về quy mô và công nghệ nhiều loại mạng LAN, WAN … Và đặc biệt là lưu lượng thông tin trên mạng tăng đáng kể Chính điều đó đã làm cho vấn đề chia sẻ thông tin trên mạng hay là vấn đề định tuyến trở nên quan trọng hơn bao giờ hết Trong đó việc thiết kế mạng và lựa chọn giao thức định tuyến sao cho phù hợp với chi phí, tài nguyên của tổ chức là đặc biệt quan trọng

Trong nội dung của đề tài báo cáo thực tập này em xin được giới thiệu giao thức định tuyến hiện nay đang được sử dụng phổ biến và có nhiều ưu điểm đó là

giao thức định tuyến EIGRP với tên đề tài “Mô phỏng giao thức định tuyến EIGRP trên phần mềm GNS 3” Nội dung của đề tài được chia làm ba chương:

Chương 1: Cơ sở lí thuyết

Chương 2: Giao thức EGIRP

Chương 3: Mô phỏng giao thức EIGRP trên phần mềm GNS3

Do kiến thức về định tuyến quả thực rất rộng lớn, điều kiện thời gian cũngnhư kiến thức có hạn, nghiên cứu chủ yếu dựa trên lý thuyết nên đề tài còn sơ sài

và còn nhiều thiếu sót Em rất mong các thầy cô và các bạn góp ý thêm để em cóthể hoàn thành tốt báo cáo này

Nhân đây, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới toàn thể thầy cô giáotrường ĐH Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông Thái Nguyên đã giúp đỡ emtrong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường, cảm ơn các thầy cô trongbộ môn Mạng và Truyền thông và đặc biệt là ThS.Dương Thu Mây đã trực tiếpgiúp đỡ, hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình để em có thể thực hiện tốt khóa luậnnày

Thái Nguyên, ngày 15 tháng 5 năm 2014

Sinh ViênNguyễn Khánh Toàn

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT1.1 Tổng quan về đề tài

1.1.1 Lý do chọn đề tài

Internet phát triển càng mạnh, lượng người truy nhập càng tăng yêu cầu địnhtuyến càng phải tin cậy, tốc độ chuyển mạch nhanh và không gây ra lặp trênmạng Hơn nữa khi nhiều tổ chức tham gia vào mạng thì nhiều giao thức đượcđưa vào sử dụng dẫn đến sự phức tạp về định tuyến cũng gia tăng, và số lượngcác giao thức để phục vụ cho việc định tuyến cũng có rất nhiều Việc hiểu biết vàthiết kế các mạng thông tin cỡ lớn có sử dụng các thiết bị định tuyến đang trởthành một nhu cầu vô cùng cấp thiết trong thực tế Nó đòi hỏi người thiết kếmạng phải có sự hiểu biết sâu về giao thức sẽ sử dụng cho việc thiết kế mạngcũng như các loại giao thức định tuyến khác

Hiện nay CISCO là một trong những nhà cung cấp các thiết bị mạng hàng đầutrên thế giới Ở Việt Nam các thiết bị này đang được sử dụng ngày càng rộng rãi

trong hệ thống mạng Internet, trong các mô hình mạng của các công ty, tổ chức,doanh nghiệp Giao thức định tuyến EIGRP được CISCO phát triển độc quyềndựa trên giao thức định tuyến IGRP nhằm nâng cao tính hiệu quả cho quá trìnhđịnh tuyến trong các router của họ Với nhiều ưu điểm nổi trội EIGRP được coi

là lựa chọn lí tưởng cho các mô hình mạng lớn, đa giao thức

Việc nắm rõ cấu trúc hoạt động của giao thức EIGRP cũng triển khai trên cácthiết bị Router Cisco sẽ rất có lợi thế, phục vụ cho chuyên ngành học cũng nhưcông việc về sau Chính vì vậy em đã lựa chọn đề tài tìm hiểu về giao thứcEIGRP và mô phỏng giao thức EIGRP trên phần mềm GNS3

1.1.2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nắm được những kiến thức cơ bản, tổng quan về mạng máy tính Định nghĩagiao thức định tuyến, phân biệt các loại giao thức định tuyến và ưu nhược điểmcủa mỗi loại

Hiểu rõ về nguyên tắc định tuyến của giao thức EIGRP Cơ chế xây dựngbảng định tuyến Cách thiết lập quan hệ hàng xóm giữa các Router Cách tínhtoán đường đi tốt nhất trong mạng Cách lưu trữ các tuyến đường dự phòng,nguyên tắc lựa chọn đường đi dự phòng khi xảy ra sự cố Cấu trúc gói tin củaEIGRP

Thực hiện mô phỏng được giao thức trên phần mềm mô phỏng GNS3

1.1.3 Ý nghĩa của đề tài

Giúp cho người đọc có một cái nhìn tổng quan nhất về mạng máy tính Biết rõcác loại giao thức định tuyến cũng như cách phân biệt Biết cách triển khai giaothức EIGRP thực hiện các cấu hình cơ bản, cũng như xử lý khi có sự cố Nắmvững nguyên tắc hoạt động của giao thức sẽ tối ưu hóa được quá trình địnhtuyến, nâng cao hiệu suất của hệ thống mạng

1.2 Tổng quan về mạng máy tính

Nói một cách cơ bản, mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kết nốivới nhau theo một cách nào đó Khác với các trạm truyền hình gửi thông tin đi,các mạng máy tính luôn hai chiều, sao cho khi máy tính A gửi thông tin tới máytính B thì B có thể trả lời lại A

Nói một cách khác, một số máy tính được kết nối với nhau và có thể trao đổithông tin cho nhau gọi là mạng máy tính.

Từ các máy tính riêng rẽ, độc lập với nhau, nếu ta kết nối chúng lại thànhmạng máy tính thì chúng có thêm những ưu điểm sau:

- Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích

- Một nhóm người cùng thực hiện một đề án nếu nối mạng họ sẽ dùng chung

dữ liệu của đề án, dùng chung tệp tin chính (master file ) của đề án, họ trao đổithông tin với nhau dễ dàng

- Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn , trao đổi giữa nhữngngười sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn

- Có thể dùng chung các thiết bị ngoại vi (máy in, máy scan…)

- Người sử dụng trao đổi thư tín với nhau dễ dàng (Email ) và có thể sửdụng mạng như là một công cụ để phổ biến tin tức, thông báo về một chính sáchmới, về nội dung buổi họp, về các thông tin kinh tế khác như giá cả thị trường,tin rao vặt (muốn bán hoặc muốn mua một cái gì đó ), hoặc sắp xếp thời khoábiểu của mình chen lẫn với thời khoá biểu của các người khác …

- Mạng máy tính cho phép người lập trình ở một trung tâm máy tính này cóthể sử dụng các chương trình tiện ích của các trung tâm máy tính khác, sẽ làmtăng hiệu quả kinh tế của hệ thống

- Rất an toàn cho dữ liệu và phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khoá các tệp(files ) khi có những người không đủ quyền truy xuất các tệp tin và thư mục đó

1.2.1 Phân loại mạng máy tính

Dựa vào phạm vi phân bổ của mạng ta có thể phân ra các loại mạng như sau:

- Mạng cục bộ LAN ( Local Area Network ): là mạng được lắp đặt trongphạm vi hẹp, khoảng cách giữa các nút mạng nhỏ hơn 10 Km LAN thường được

Hình 1.1.Mô hình mạng căn bản.

sử dụng trong nội bộ cơ quan, xí nghiệp… Các LAN có thể được kết nối vớinhau thành WAN.

- Mạng đô thị MAN ( Metropolitan Area Network) : Là mạng được cài đặttrong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính khoảng

100 Km trở lại.Các kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyềnthông tốc độ cao (50- 100 Mbit/s)

- Mạng diện rộng WAN ( Wide Area Network ) : Phạm vi của mạng có thểvượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả châu lục.Thông thường kết nối nàyđược thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kết nối vớinhau thành GAN hay tự nó đã là GAN

- Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network ) : Là mạng được thiết lập trênphạm vi trải rộng khắp các châu lục trên trái đất.Thông thường kết nối thông quamạng viễn thông và vệ tinh

Trong các khái niệm trên, WAN và LAN là hai khái niệm được sử dụng nhiềunhất

1.2.2 Các mô hình quản lý mạng

1.2.2.1 Workgroup

Trong mô hình mạng này các máy tính có quyền hạn ngang nhau và không cócác máy tính chuyên dụng làm nghiệp vụ cung cấp dịch vụ hay quản lý Các máytính tự bảo mật và quản lý tài nguyên của riêng mình, đồng thời các máy tínhcục bộ này cũng tự chứng thực cho người dùng cục bộ

1.2.2.2 Domain

Ngược lại với mô hình Workgroup, trong mô hình Domain, việc quản lý vàchứng thực người dùng mạng tập trung tại máy tính Primary Domain Controller.Các tài nguyên mạng cũng được quản lý tập trung và cấp quyền hạn cho từngngười dùng Lúc đó trong hệ thống có các máy tính chuyên dụng làm nhiêm vụcung cấp các dịch vụ và quản lý các máy trạm

1.2.3 Các mô hình ứng dụng mạng

1.2.3.1 Mạng ngang hàng (peer to peer)

Hình 1.2.Mô hình mạng ngang hàng

Mạng ngang hàng cung cấp việc kết nối cơ bản giữa các máy tính nhưngkhông có bất kỳ một máy tính nào đóng vai trò phục vụ Một máy tính trên mạng

có thể vừa là Client vừa là Server Trong môi trường này người dùng trên từngmáy tính chịu trách nhiệm điều hành và chia sẻ tài nguyên của máy tính mình

Mô hình này chỉ phù hợp với các tổ chức nhỏ, số người giới hạn (thông thường íthơn 10 người) và không quan tâm đến vấn đề bảo mật

Mạng ngang hàng thường dùng các hệ điều hành: Win95, Windows forWorkgroup, WinNT Workstation, Win00 Professional, OS/2…

Ưu điểm: Do mô hình mạng ngang hàng đơn giản nên dễ cài đặt, tổ chức và

quản trị, chi phí thiết bị cho mô hình này thấp

Khuyết điểm: Không cho phép quản lý tập trung nên dữ liệu phân tán, khả

năng bảo mật thấp rất dễ bị xâm nhập Các tài nguyên không được sắp xếp nênrất khó định vị và tìm kiếm

1.2.3.2 Mạng khách – chủ ( client – server)

Hình 1.3 Mô hình mạng client-server

Trong mô hình mạng khách chủ có một hệ thống máy tính cung cấp các tàinguyên và dịch vụ cho cả hệ thống mạng sử dụng gọi là các máy chủ server Một hệ thống máy tính sử dụng các tài nguyên và dịch vụ này được gọi làmáy khách client Các server thường có cấu hình mạnh (tốc độ xử lý nhanh,kíchthước lưu trữ lớn) hoặc là các máy tính chuyên dụng Hệ điều hành mạng dùngtrong mô hình client – server là WinNT, Novell Netware, Unix, Win2k …

Ưu điểm: Do các dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật,sao lưu và

đồng bộ với nhau Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ và quản

lý, có thể phục vụ cho nhiều người dùng

Khuyết điểm: Các server chuyên dụng rất đắt tiền, phải có nhà quản trị cho hệ

thống

1.2.3.3 Mô hình mạng LAN kết nối dây

Đối với mô hình mạng Lan này ta sử dụng mô hình mạng sao tập trung

Ưu điểm : Không đụng độ hay ách tắc trên tuyến đường truyền,lắp đặt đơn

giản,dễ dàng cấu hình lại.Nếu có trục trặc trên một trạm thì toàn mạng không ảnhhưởng qua đó dễ dàng kiểm soát lỗi và khắc phục sự cố

Khuyết điểm : Độ dài giữa hai nút mạng dưới 100m,cần nhiều cable.

Hình 1.4.Mô hình mạng LAN có kết nối dây

Mạng cục bộ (LAN) là hệ truyền thông tốc độ cao được thiết kế để kết nối cácmáy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động với nhau trong mộtkhu vực địa lý nhỏ như ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà Một số

mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trong một khu làm việc Một số mạngđươc kết nối hiện nay:

Mang dạng sao (Star Topology)

Mạng dạng hình sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút Các nútnày là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Bộ kết nốitrung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng

Mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung (Hub)bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với Hub không cầnthông qua trục bus, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng

Các ưu điểm của mạng hình sao:

- Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ởmột nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường

- Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định

- Mạng có thể dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp

Những nhược điểm mạng dạng hình sao:

- Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng củatrung tâm

- Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động

- Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thôngtin đến trung tâm Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m)

Mạng dạng tuyến (Bus Topology)

Thực hiện theo cách bố trí hành lang, các máy tính và các thiết bị khác (cácnút), đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tảitín hiệu Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này

Phía hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator Các tín hiệu

và dữ liệu khi truyền đi dây cáp đều mang theo điạ chỉ của nơi đến

Ưu điểm: Loại hình mạng này dùng dây cáp ít nhất, dễ lắp đặt, giá thành rẻ Nhược điểm:

- Sự ùn tắc giao thông khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn

- Khi có sự hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, một sự ngừngtrên đường dây để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống

Mạng dạng vòng (Ring Topology)

Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làmthành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó

Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi

Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận

Mạng dạng kết hợp.

Kết hợp hình sao và tuyến (star/Bus Topology)

Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (spitter) giữ vai trò thiết bịtrung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể chọn hoặc Ring Topology hoặc LinearBus Topology.Lợi điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làmviệc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology Cấuhình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích dễdàng đối với bất cứ toà nhà nào

Kết hợp hình sao và vòng (Star/Ring Topology).

Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có một "thẻ bài" liên lạc (Token)được chuyển vòng quanh một cái HUB trung tâm Mỗi trạm làm việc(workstation) được nối với HUB - là cầu nối giữa các trạm làm việc và để tǎngkhoảng cách cần thiết

1.2.3.4 Mô hình mạng LAN kết nối không dây (Wireless)

Một số Lan không dây gồm có 3 phần: Wireless Client, Access Points vàAccess Server

- Wireless Client điển hình là một chiếc laptop với NIC (Network InterfaceCard) không dây đươc cài đặt để cho phép truy cập vào mạng không dây

- Access Points (AP) cung cấp sự bao phủ của sóng vô tuyến trong một vùngnào đó (được biết đến như là các cell (tế bào) và kết nối đến mạng không dây.

- Access Server điều khiển việc truy cập Cả 2 chuẩn 802.11b (Lan 11Mbpstại tần số 2,4Ghz) và AP Bluetooth được hỗ trợ ở đây.Một Access Server (như làEnterprise Access Server ỏ EAS) cung cấp sự điều hành, quản lý, các đặc tínhbảo mật cho mạng không dây Enterprise

Hình 1.5.Mô hình mạng không dây

1.3 Các giao thức mạng

1.3.1 Bộ giao thức TCP/IP

Giao thức TCP/IP được phát triển từ mạng ARPANET và Internet và đượcdùng như giao thức mạng và vận chuyển trên mạng Internet TCP (TransmissionControl Protocol) là giao thức thuộc tầng vận chuyển và IP (Internet Protocol) làgiao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI Họ giao thức TCP/IP hiện nay làgiao thức được sử dụng rộng rãi nhất để liên kết các máy tính và các mạng

Nhiệm vụ chính của giao thức IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng conthành liên kết mạng để truyền dữ liệu, vai trò của IP là vai trò của giao thức tầngmạng trong mô hình OSI Giao thức IP là một giao thức kiểu không liên kết(connectionlees) có nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập liên kết trước khitruyền dữ liệu

TCP/IP được thiết kế hoàn toàn độc lập với các phương pháp truy cập mạng,cấu trúc gói dữ liệu (data frame), môi trường truyền , do đó mà TCP/IP có thểdùng để liên kết các mạng khác nhau như mạng LAN Ethernet, LAN Token Ringhay các dạng WAN như : Frame Relay, X.25.

TCP/IP là một lớp các giao thức bao gồm các giao thức sau:

FTP (File Transfer Protocol) : FTP cung các phương pháp truyền nhận filegiữa các máy với nhau, nó cho phép người sử dụng có thể gửi một hay nhiều file

từ máy mình lên hệ thong bất kỳ (upload) và nhận một hay nhiều file từ một hệthống bất kỳ về máy mình (download)

Telnet: Người sử dụng có thể kết nối vào hệ thống ở xa thông qua mạngInternet

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Là giao thức cho phép thực hiện dịch

vụ truyền nhận mail trên mạng Internet

HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Là giao thức truyền siêu văn bản HTTP

là một giao thức được sử dụng bởi các ứng dụng web HTTP là một giao thức cóđộ tin cậy cao, được cài đặt dựa trên nền giao thức TCP Tương tự như FTP,HTTP cũng được sử dụng để truyền các tệp tin qua mạng Tuy nhiên, khônggiống với FTP, nó có các đặc trưng như đệm dữ liệu, định danh các ứng dụngclient, hỗ trợ cho các định dạng kèm theo khác, như MIME, …Những đặc trưngnày có trong header HTTP

HTTPS-HTTP over SSL (Secure Socket Layer): Nếu có yêu cầu trao đổi dữliệu mật với một webserver, người ta sử dụng giao thức HTTPS HTTPS là một

sự mở rộng của giao thức HTTP và các nguyên tắc đã được thảo luận ở mụctrước vẫn được áp dụng ở đây Tuy nhiên cơ chế thì hoàn toàn khác, HTTPS sửdụng lớp Socket bảo mật SSL (Secure Socket Layer) được phát triển bởiNetscape SSL ở tầng trên của giao thức TCP và bảo mật thông tin được truyềntrên mạng bằng cách sử dụng nguyên tắc mã hóa công khai

TCP (Transmission Control Protocol): Là giao thức chuyển giao chính trongTCP/IP TCP cung cấp một đường truyền có độ tin cậy cao, là liên kết có địnhhướng, khôi phục các gói dữ liệu bị mất trong quá trình truyền Quá trình truyền

dữ liệu theo TCP là các byte

Một số port TCP thông dụng :

Một số port UDP thông dụng:

- Domain name system: cổng 53

- Netbios name: cổng 137

- Netbios Datagram: cổng 138

- SNMP: cổng 161

1.3.2 Bộ giao thức IPX/SPX

Cũng giống như TCP/IP, IPX/SPX là một lớp giao thức gồm các giao thức sau:SAP (Service Advertising Protocol): Là giao thức dùng dể quảng bá địa chỉcủa server và các dịch vụ khác trên mạng như File server và Print server

NCP (Netware Core Protocol): Xử lý quá trình tương tác giữa client và server.SPX (Sequenced Packet Exchange): Cung cấp liên kết định hướng

RIP (Routing Information Protocol): Là giao thức tìm ra đường đi tốt nhất chocác gói dữ liệu

IPX (Internetwork Packet Exchange): Là giao thức không định hướng, dùng

để xác định địa chỉ mạng và tìm đường trên mạng IPX/SPX, IPX cung cấp dịch

vụ về datagram

ODI (Open Data Interface): Giao thức này đóng vai trò của tần DataLink, chophép một card giao tiếp có thể giao tiếp với nhiều giao thức khác nhau trênmạng ODI được phát triển bỏi Novell và Apple, do đó ban đầu ODI driver đượcviết cho Novell và Macintosh

1.3.3 Bộ giao thức Microsoft Network

Microsoft Networking là sự kết hợp của IBM và Microsoft, nó là lớp các giaothức gồm các giao thức sau:

 Redirector: Có tác dụng làm cho tài nguyên trên mạng trở thành cục bộ vàtrục tiếp truy xuất tới tài nguyên trên các server tương ứng

 SMB: Cung cấp liên kết ngang hàng giữa client và server, cho phép thànhlập các mạng ngang hàng.

 NetBios: Là giao thức dùng dể thành lập phiên làm việc giữa các máy tính

1.4 Các chuẩn mạng máy tính

Để đạt khả năng tối đa, các tiêu chuẩn được chọn phải cho phép mở rộngmạng để có thể phục vụ những ứng dụng không dự kiến trước trong tương lai tạilúc lắp đặt hệ thống và điều đó cũng cho phép mạng làm việc với những thiết bịđược sản xuất từ nhiều hãng khác nhau

Hội đồng tiêu chuẩn quốc tế là ISO (International Standards Ỏganization), docác nước thành viên lập nên Công việc ở Bắc Mỹ chịu sự điều hành của ANSI(American National Standards Institude ) ở Hoa Kỳ ANSI đã ủy thác choIEEE(Institude ò Electrical and Electroncs Engineers) phát triển và đề ra nhữngtiêu chuẩn kỹ thuật cho mạng LAN

ISO đã đưa ra mô hình 7 tầng (layers) cho mạng, gọi là kiểu hệ thống kết nối

mở hoặc mô hình tham chiếu OSI (Open System Interconnection)

1.4.1 Mô hình OSI (open system interconnect)

Để hai máy tính có thể trao đổi thông tin được với nhau cần có rất nhiều vấn đềliên quan Ví dụ như cần có Card mạng, dây cáp mạng, điện thế tín hiệu trên cápmạng, cách thức đóng gói dữ liệu, điều khiển lỗi đường truyền Bằng cáchphân chia các chức năng này vào những tầng riêng biệt nhau, việc viết các phầnmềm để thực hiện chúng trở nên dễ dàng hơn Mô hình OSI giúp đồng nhất các

hệ thống máy tính khác biệt nhau khi chúng trao đổi thông tin

Mô hình này gồm có 7 tầng:

Tầng 1: Tầng vật ký (Physical Layer)

Điều khiển việc truyền tải thật sự các bit trên đường

truyền vật lý Nó định nghĩa các thuộc tính về cơ, điện, qui

định các loại đầu nối, ý nghĩa các pin trong đầu nối, qui

định các mức điện thế cho các bit 0, 1, …

Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu (Data-Link Layer)

Tầng này đảm bảo truyền tải các khung dữ liệu (Frame) giữa hai máy tính cóđường truyền vật lý nối trực tiếp với nhau Nó cài đặt cơ chế phát hiện và xử lýlỗi dữ liệu nhận

Tầng 3: Tầng mạng (Network Layer)

Tầng này đảm bảo các gói tin dữ liệu (Packet) có thể truyền từ máy tính nàyđến máy tính kia cho dù không có đường truyền vật lý trực tiếp giữa chúng Nónhận nhiệm vụ tìm đường đi cho dữ liệu đến các đích khác nhau trong mạng

Tầng 4: Tầng vận chuyển (Transport Layer)

Tầng này đảm bảo truyền tải dữ liệu giữa các quá trình Dữ liệu gởi đi đượcđảm bảo không có lỗi, theo đúng trình tự, không bị mất mát, trùng lắp Đối vớicác gói tin có kích thước lớn, tầng này sẽ phân chia chúng thành các phần nhỏtrước khi gởi đi, cũng như tập hợp lại chúng khi nhận được

Tầng 5:Tầng giao dịch (Session Layer)

Tầng này cho phép các ứng dụng thiết lập, sử dụng và xóa các kênh giao tiếpgiữa chúng (được gọi là giao dịch) Nó cung cấp cơ chế cho việc nhận biết tên vàcác chức năng về bảo mật thông tin khi truyền qua mạng

Tầng 6: Tầng trình bày (Presentation Layer)

Tầng này đảm bảo các máy tính có kiểu định dạng dữ liệu khác nhau vẫn cóthể trao đổi thông tin cho nhau Thông thường các máy tính sẽ thống nhất vớinhau về một kiểu định dạng dữ liệu trung gian để trao đổi thông tin giữa các máytính Một dữ liệu cần gởi đi sẽ được tầng trình bày chuyển sang định dạng trunggian trước khi nó được truyền lên mạng Ngược lại, khi nhận dữ liệu từ mạng,tầng trình bày sẽ chuyển dữ liệu sang định dạng riêng của nó

Tầng 7: Tầng ứng dụng (Application Layer)

Đây là tầng trên cùng, cung cấp các ứng dụng truy xuất đến các dịch vụ mạng

Nó bao gồm các ứng dụng của người dùng, ví dụ như các Web Browser(Netscape Navigator, Internet Explorer), các Mail User Agent (Outlook Express,Netscape Messenger, ) hay các chương trình làm server cung cấp các dịch vụmạng như các Web Server (Netscape Enterprise, Internet Information Service,

Apache, ), các FTP Server, các Mail server (Send mail, MDeamon) Ngườidùng mạng giao tiếp trực tiếp với tầng này

Chuẩn 802.2 ở mức con LLC tương đương với chuẩn HDLC của ISO hoặcX.25 của CCIT

Chuẩn 802.3 xác định phương pháp thâm nhập mạng tức thời có khả năngphát hiện lỗi chồng chéo thông tin CSMA/CD Phương pháp CSMA/CD đượcđưa ra từ năm 1993 nhằm mục đích nâng cao hiệu quả mạng Theo tiêu chuẩnnày các mức được ghép nối với nhau thông qua các bộ ghép nối

Chuẩn 802.4 thực chất là phương pháp thâm nhập mạng theo kiểu phát tínhiệu thăm dò token qua các trạm và đường tuyến bus

Chuẩn 802.5 dùng cho mạng dạng xoay vòng và trên cơ sở dùng tín hiệu thăm

dò token Mỗi trạm khi nhận được tín hiệu thăm dò token thì tiếp nhận token vàbắt đầu quá trình truyền thông tin dưới dạng các frame Các frame có cấu trúctương tự như chuẩn 802.4 Phương pháp xâm nhập mạng này quy định nhiềumức ưu tiên khác nhau cho toàn mạng và cho mỗi trạm, việc quy định này vừacho người thiết kế vừa cho người sử dụng tự quy định

1.5 Giao thức định tuyến

1.5.1 Khái niệm về giao thức định tuyến

Trong việc nối mạng máy tính thì thuật ngữ định tuyến (routing) là chỉ sự

chọn lựa đường đi trên một mạng máy tính để gửi dữ liệu

Định tuyến chỉ ra hướng, sự di chuyển của các gói dữ liệu được đánh địa chỉ

từ nguồn của chúng, hướng đến đích cuối thông qua các nút trung gian, thiết bị

phần cứng chuyên dùng được gọi là router (bộ định tuyến) Tiến trình định tuyến

thường chỉ hướng đi dựa vào bảng định tuyến, đó là bảng chứa những lộ trình tốtnhất đến các đích khác nhau trên mạng Vì vậy việc xây dựng bảng định tuyến,được tổ chức trong bộ nhớ của router trở nên vô cùng quan trọng cho việc địnhtuyến hiệu quả

Định tuyến khác với bắc cầu (bridging) ở chỗ trong nhiệm vụ của nó thì các

cấu trúc địa chỉ gợi nên sự gần gũi của các địa chỉ tương tự trong mạng, qua đócho phép nhập liệu một bảng định tuyến đơn để mô tả lộ trình đến một nhóm cácđịa chỉ Vì thế, định tuyến làm việc tốt hơn bắc cầu trong những mạng lớn, và nótrở thành dạng chiếm ưu thế của việc tìm đường trên mạng Internet

Các mạng nhỏ có thể có các bảng định tuyến được cấu hình thủ công, cònnhững mạng lớn hơn có cấu trúc mạng phức tạp và thay đổi liên tục thì xây dựngthủ công các bảng định tuyến là vô cùng khó khăn Tuy nhiên, hầu hết mạng điệnthoại chuyển mạch chung (PSTN) sử dụng bảng định tuyến được tính toán trước,với những tuyến dự trữ nếu các lộ trình trực tiếp đều bị nghẽn Định tuyến động

cố gắng giải quyết vấn đề tắc nghẽn bằng việc xây dựng bảng định tuyến mộtcách tự động, dựa vào những thông tin được giao thức định tuyến cung cấp, vàcho phép mạng hành động gần như tự trị trong việc ngăn chặn mạng bị lỗi vànghẽn

Những mạng trong đó các gói thông tin được vận chuyển, ví dụ như Internet,chia dữ liệu thành các gói, rồi dán nhãn với các đích đến cụ thể và mỗi gói đượclập lộ trình riêng biệt Các mạng xoay vòng, như mạng điện thoại cũng thực hiệnđịnh tuyến để tìm đường cho các vòng (ví dụ như cuộc gọi điện thoại) để chúng

có thể gửi lượng dữ liệu lớn mà không phải tiếp tục lặp lại địa chỉ đích

Định tuyến IP truyền thống vẫn còn tương đối đơn giản vì nó dùng cách định

tuyến bước kế tiếp (next-hop routing), router chỉ xem xét nó sẽ gửi gói thông tin

đến đâu, và không quan tâm đường đi sau đó của gói trên những bước truyền cònlại Tuy nhiên, những chiến lược định tuyến phức tạp hơn có thể được, và thườngđược dùng trong những hệ thống như MPLS, ATM hay Frame Relay, những hệthống này đôi khi được sử dụng như công nghệ bên dưới để hỗ trợ cho mạng IP

1.5.2 Phân loại giao thức định tuyến

1.5.2.1 Định tuyến tĩnh

Đối với định tuyến tĩnh, các thông tin về đường đi phải do người quản trịmạng nhập cho router Khi cấu trúc mạng có bất kỳ thay đổi nào thì chính ngườiquản trị mạng phải xóa hoặc thêm các thông tin về đường đi cho router Nhữngloại đường đi như vậy gọi là đường đi cố định

Đối với hệ thống mạng lớn thì công việc bảo trì bảng định tuyến cho routernhư trên tốn rất nhiều thời gian Còn đối với hệ thống mạng nhỏ, ít có thay đổithì công việc này đỡ mất thời gian hơn Chính vì định tuyến tĩnh đòi hỏi ngườiquản trị mạng phải cấu hình mọi thông tin về đường đi cho router nên nó không

có được tính linh hoạt như định tuyến động Trong những hệ thống mạng lớn,định tuyến tĩnh thường được sử dụng kết hợp với giao thức định tuyến động chomột số mục đích đặc biệt

Đối với các mạng LAN không có những thiết bị định tuyến chuyên dụng thìviệc định tuyến tĩnh là bắt buộc Những mạng này thường là những mạng cốđịnh, không có thay đổi về mặt vật lý Khi thêm một thiết bị như máy tính vàomạng thì người quản trị trực tiếp cấu hình trên máy tính đó sao cho phù hợp vớicác thiết bị khác

1.5.2.2 Định tuyến động

Đối với định tuyến động thì Router sẽ tự động cập nhật bảng định tuyến từcác router khác, chúng chia sẻ dữ liệu định tuyến với nhau và từ đó router sẽ tựđộng thay đổi thông tin của bảng định tuyến với việc lựa chọn ra đường đi tốt

nhất tới một mạng Ưu điểm của định tuyến động là đơn giản trong việc cấu hình

và tự động tìm ra những tuyến đường thay thế nếu như mạng có sự thay đổi.Định tuyến động chiếm ưu thế trên Internet Tuy nhiên, việc cấu hình các giaothức định tuyến thường đòi hỏi nhiều kinh nghiệm, chúng ta không nên nghĩ rằng

kỹ thuật nối mạng đã phát triển đến mức hoàn toàn tự động cho việc định tuyến.Định tuyến động được chia ra làm hai loại chính sau :

• Giao thức định tuyến cổng nội (IGP)

• Giao thức định tuyến cổng ngoại (EGP)

 Giao thức định tuyến cổng nội : Được sử dụng để định tuyếntrong phạm vi một hệ tự trị (AS) Giao thức này được chia làm 2 loại :

• Định tuyến theo vector khoảng cách (Distance Vector) baogồm : RIP, RIPv2, IGRP

• Định tuyến theo trạng thái đường liên kết (Link State) baogồm : OSPF, IS-IS

 Giao thức định tuyến cổng ngoại (EGP) bao gồm : BGPNgoài ra các giao thức định tuyến còn chia theo các loại hỗ trợ định tuyến IP:Classfull, classless, IPv6

• Classfull: RIP, IGRP, EGP

• Classless: RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS, BGPv4

• IPv6: RIPng, EIGRP for IPv6, OSPFv3, IS-IS for IPv6, BGPv4 for

IPv6

Hình 1.6 : Phân loại các giao thức định tuyến động

Trong giao thức định tuyến cổng nội (IGP) có 2 loại là định tuyến theo vectorkhoảng cách và định tuyến theo trạng thái đường liên kết Cả 2 loại giao thức nàyđều thực hiện định tuyến trong phạm vi một hệ tự trị Chúng sử dụng 2 phươngpháp khác nhau để thực hiện cùng một nhiệm vụ

A Định tuyến theo vector khoảng cách

Thuật toán vector khoảng cách so sánh chính xác các đường nhằm tìm ra conđường tốt nhất tới bất kỳ địa chỉ đích đã cho nào Thuật toán cung cấp thông tin

cụ thể về cấu trúc đường đi trong mạng và hoàn toàn không nhận biết về cácrouter trên đường đi

Các router theo vector khoảng cách thực hiện gửi toàn bộ hoặc một phần cácbảng định tuyến của mình và chỉ gửi cho các router kết nối trực tiếp với mình Vìthông tin trên bảng định tuyến rất ngắn gọn, chỉ cho biết tương ứng với mộtmạng đích là cổng nào trên router, router kế tiếp có địa chỉ IP là bao nhiêu, thông

số định tuyến của con đường này là bao nhiêu Do đó, các router định tuyến theo

vector khoảng cách không biết được đường đi một cách cụ thể, không biết về cácrouter trung gian trên đường đi và cấu trúc kết nối của chúng.

Các router định tuyến theo vector khoảng cách thực hiện cập nhật thông tinđịnh tuyến theo định kỳ nên tốn nhiều băng thông đường truyền Khi có sự cốthay đổi xảy ra, router nào nhận biết sự thay đổi đầu tiên sẽ cập nhật bảng địnhtuyến của mình trước rồi chuyển bảng định tuyến cập nhật cho router láng giềng.Router láng giềng nhận được thông tin mới, cập nhật vào bảng định tuyến đãđược cập nhật cho các router láng giềng kế tiếp Quá trình cập nhật cứ lần lượtnhư vậy ra toàn bộ hệ thống Do đó thời gian hội tụ chậm

Giao thức thông tin định tuyến (RIP) là một trong những giao thức lâu đờinhất trong các giao thức định tuyến RIP cũng là một trong các giao thức khôngrõ ràng, vì có rất nhiều giao thức định tuyến giống như RIP đang phát triển, mộtvài trong số đó được sử dụng cùng tên RIP và vô số các giao thức giống như RIPđều dựa trên cùng một bộ thuật toán là sử dụng vectơ khoảng cách để so sánhchính xác các đường nhằm tìm ra con đường tốt nhất tới bất kỳ địa chỉ đích đãcho nào Các thuật toán này xuất hiện từ các nghiên cứu khoa học trước năm1957

B Định tuyến theo trạng thái đường liên kết

Thuật toán định tuyến trạng thái theo đường liên kết, hay còn gọi là thuật toánchọn đường ngắn nhất (SPF), thuật toán này đôi khi còn được gọi là thuật toánDijkstra (đặt theo tên gọi của người đã phát minh ra thuật toán) Thuật toán lưugiữ một cơ sở dữ liệu phức tạp các thông tin về cấu trúc hệ thống mạng và có đầy

đủ thông tin về các router trên đường đi và cấu trúc kết nối của chúng

Giao thức định tuyến OSPF là một trong những giao thức định tuyến sử dụngthuật toán này OSPF có nhiều những ưu điểm mà các giao thức định tuyến trước

đó như RIP hay IGRP sử dụng định tuyến theo vectơ khoảng cách không cóđược Vì vậy mà OSPF có cơ chế hoạt động trái ngược hoàn toàn với RIP vàIGRP

Giao thức này phát các thông tin về đường đi cho mọi router để các routertrong mạng đều có cái nhìn đầy đủ về cấu trúc hệ thống mạng Hoạt động cậpnhật chỉ được thực hiện khi có sự kiện thay đổi, không cập nhật định kỳ, do đóbăng thông được sử dụng hiệu quả hơn và mạng hội tụ nhanh hơn Ngay khi có

sự thay đổi trạng thái liên kết, thông tin lập tức được phát ra cho tất cả các routertrong mạng

Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết thu thập thông tin vềđường đi từ tất cả các router khác trong cùng hệ thống mạng hay trong cùng mộtvùng đã được xác định Khi tất cả các thông tin đã được thu thập đầy đủ thì sau

đó mỗi router sẽ tự tính toán để chọn ra đường đi tốt nhất cho nó đến các mạngđích trong hệ thống Như vậy mỗi router có một cái nhìn riêng và đầy đủ về hệthống mạng khi đó chúng sẽ không còn truyền đi các thông tin sai lệch mà chúngnhận được từ các router láng giềng

Sau đây là các ưu điểm của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liênkết :

• Sử dụng chi phí làm thông số định tuyến để chọn đường đi trong mạng.Thông số chi phí này có thể phản ánh được dung lượng của đường truyền

• Thực hiện cập nhật khi có sự kiện xảy ra, phát các gói quảng cáo trạng tháiđường liên kết (LSAs) ra cho mọi router trong hệ thống mạng Điều này giúpcho thời gian hội tụ nhanh hơn

• Mỗi router có một sơ đồ đầy đủ và đồng bộ về toàn bộ cấu trúc hệ thốngmạng Do đó chúng rất khó bị lặp vòng

• Router sử dụng thông tin mới nhất để quyết định chọn đường đi

• Cần thiết kế hệ thống mạng một cách cẩn thận để cơ sở dữ liệu về trạngthái các đường liên kết có thể được thu nhỏ lại, nhờ đó chúng ta có thể tiếtkiệm được các tính toán Dijkstra và hội tụ nhanh hơn

• Mọi router sử dụng sơ đồ cấu trúc mạng của riêng nó để chọn đường Đặctính này sẽ giúp chúng ta khi cần xử lý sự cố

• Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết có hỗ trợ CIDR vàVLSM.

Các nhược điểm của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết:

• Chúng đòi hỏi nhiều dung lượng bộ nhớ và năng lực xử lý cao hơn so vớigiao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách Do đó chúng khá đắt tiền đốivới các tổ chức nhỏ, chi phí hạn hẹp và thiết bị cũ

• Chúng đòi hỏi hệ thống mạng phải được thiết kế theo mô hình phân cấp,

hệ thống mạng được chia ra thành nhiều cấp mạng nhỏ để làm giảm bớt độlớn và độ phức tạp của cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng

• Chúng đòi hỏi nhà quản trị mạng phải nắm vững giao thức

• Trong suốt quá trình khởi động, các router thu thập thông tin về cấu trúc hệthống mạng để xây dựng cơ sở dữ liệu, chúng phát các gói LSA ra trên toànbộ mạng Do đó tiến trình này có thể làm giảm dung lượng đường truyền dànhcho dữ liệu khác

Bảng1.1 : Phân biệt giữa Distance Vector và Link- State

-Copy bảng định tuyến cho router láng giềng.-Cập nhật định kỳ

-RIPv1 và RIPv2 sử dụng số lượng hop làmthông số định tuyến

-Mỗi router nhìn hệ thống mạng theo sự chiphối của các router láng giềng

-Hội tụ chậm

-Dễ bị lặp vòng

-Dễ cấu hình và dễ quản trị

-Tốn nhiều băng thông.

-Chỉ cập nhật khi có sự kiện xảy ra

-Gửi gói thông tin về trạng thái các đường liên kết cho tất cả các router trong mạng.-Mỗi router có cái nhìn đầy đủ về cấu trúc

hệ thống mạng

-Hội tụ nhanh

-Không bị lặp vòng

-Cấu hình phức tạp hơn

-Đòi hỏi nhiều bộ nhớ và năng lượng xử lý hơn so với định tuyến theo khoảng cách.-Tốn ít băng thông hơn so với định tuyến theo khoảng cách

C So sánh và phân biệt định tuyến theo vector khoảng cách và trạng thái đường liên kết

Các router theo vectơ khoảng cách thực hiện gửi toàn bộ bảng định tuyến củamình và chỉ gửi cho các router kết nối trực tiếp với mình Thông tin trên bảngđịnh tuyến rất ngắn gọn, chỉ cho biết tương ứng với một mạng đích là cổng nàocủa router đó, router kế tiếp có địa chỉ IP là gì, thông số định tuyến của conđường này là bao nhiêu Do đó, các router định tuyến theo vectơ khoảng cáchkhông biết được đường đi một cách cụ thể nên không biết về các router trunggian trên đường đi và cấu trúc kết nối giữa chúng Hơn nữa, bảng định tuyến làkết quả chọn đường tốt nhất của mỗi router Do đó, khi chúng trao đổi bảng địnhtuyến với nhau, các router chọn đường dựa trên kết quả đã chọn của router lánggiềng Mỗi router nhìn hệ thống mạng theo sự chi phối của các router láng giềng

Các router theo vectơ khoảng cách thực hiện cập nhật thông tin định tuyếntheo chu kỳ nên tốn nhiều băng thông đường truyền Khi có sự thay đổi xảy ra,các router nào nhận biết sự thay đổi đầu tiên sẽ cập nhật bảng định tuyến củamình trước rồi chuyển bảng định tuyến đó cập nhật cho các router láng giềng.Các router láng giềng nhận được thông tin mới, cập nhật vào bảng định tuyến đãđược cập nhật cho các router láng giềng kế tiếp Quá trình cập nhật cứ lần lượtnhư vậy ra toàn bộ hệ thống Do đó thời gian hội tụ chậm.

Bây giờ ta xét đến giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết Khi bắtđầu hoạt động, mỗi router sẽ gửi thông tin cho biết nó có bao nhiêu kết nối vàtrạng thái của mỗi đường kết nối như thế nào, và nó gửi cho mọi router kháctrong mạng bằng địa chỉ nhóm (multicast) Do đó, mỗi router đều nhận được từtất cả các router khác thông tin về các kết nối của chúng Kết quả là mỗi router sẽ

có đầy đủ thông tin để xây dựng một cơ sở dữ liệu về trạng thái các đường liênkết, hay còn gọi là cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng Như vậy, mỗi router đều cómột cái nhìn đầy đủ và cụ thể về cấu trúc của hệ thống mạng Từ đó, mỗi router

tự tính toán để chọn đường đi tốt nhất đến từng mạng đích

Khi các router định tuyến theo trạng thái đường liên kết đã hội tụ xong khôngthực hiện cập nhật định kỳ Chỉ khi nào có sự thay đổi thì thông tin về sự thay đổi

đó được truyền đi cho tất cả các router trong mạng Do đó thời gian hội tụ nhanh

và ít tốn băng thông hơn

Ta thấy ưu điểm nổi trội của định tuyến theo trạng thái đường liên kết so vớiđịnh tuyến theo vectơ khoảng cách là thời gian hội tụ nhanh hơn và tiết kiệmbăng thông đường truyền hơn Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liênkết có hỗ trợ định tuyến liên miền không theo lớp địa chỉ (CIDR) và kỹ thuậtVLSM Do đó, chúng là một lựa chọn tốt cho mạng lớn và phức tạp Thực chấtgiao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết thực hiện định tuyến tốt hơn

so với giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách ở mọi kích cỡ mạng Tuynhiên, giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết không được triển khai

ở mọi hệ thống mạng vì chúng đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn và năng lực xử lý

mạnh hơn, do đó có thể gây quá tải cho các thiết bị xử lý chậm Một nguyên nhânnữa làm cho chúng không được triển khai rộng rãi là do chúng là một giao thứcthực sự phức tạp, đòi hỏi người quản trị mạng phải được đào tạo tốt mới có thểcấu hình đúng và vận hành được.

1.6 Tổng quan về địa chỉ IPv6

1.6.1 Giới thiệu về địa chỉ IPv6

Năm 1973, TCP/IP được giới thiệu và ứng dụng vào mạng ARPANET Vào thời điểm đó, mạng ARPANET chỉ có khoảng 250 Site kết nối với nhau, với khoảng 750 máy tính Internet đã và đang phát triến với tốc độ khủng khiếp, đến nay đã có hơn 60 triệu người dùng trên toàn thế giới Theo tính toán của giới chuyên môn, mạng Internet hiện nay đang kết nối hàng trăm ngàn Site với nhau, với hàng trăm triệu máy tính Trong tương lai không xa, những con số này khôngchỉ dừng lại ở đó Sự phát triển nhanh chóng này đòi hỏi phải kèm theo sự mở rộng, nâng cấp không ngừng của cơ sở hạ tầng mạng và công nghệ sử dụng

Năm

Hình 1.7 Sự cạn kiệt của IPv4 qua các nămBước sang những năm đầu của thế kỷ XXI, ứng dụng của Internet phát triến nhằm cung cấp dịch vụ cho người dùng trên các thiết bị mới ra đời: Notebook, Cellualar modem, Tablet, Smart-Phone, Smart TV Để có thể đưa những khái niệm mới dựa trên cơ sở TCP/IP này thành hiện thực, TCP/IP phải mở rộng

Nhưng một thực tế mà không chỉ giới chuyên môn, mà ngay cả các ISP cũng nhận thức được đó là tài nguyên mạng ngày càng hạn hẹp Việc phát triến về thiết bị, cơ sở hạ tầng, nhân lực không phải là một khó khăn lớn vấn đề ở đây

là địa chỉ IP, không gian địa chỉ IP đã cạn kiệt, địa chỉ IP (IPv4) không thể đáp ứng nhu cầu mở rộng mạng đó Bước tiến quan trọng mang tính chiến lược đối với kế hoạch mở rộng này là việc nghiên cứu cho ra đời một thế hệ sau của giao thức IP, đó chính là IPv6

IPv6 ra đời không có nghĩa là phủ nhận hoàn toàn IPv4 (công nghệ mà hạ tầng mạng chúng ta đang dùng ngày nay) Vì là một phiên bản hoàn toàn mới củacông nghệ IP, việc nghiên cứu, ứng dụng vào thực tiễn luôn là một thách thức rất lớn Một trong những thách thức đó liên quan đến khả năng tương thích giữa IPv6 và IPv4, liên quan đến việc chuyển đối từ IPv4 sang IPv6, làm thế nào mà người dùng có thể khai thác những thế mạnh của IPv6 nhưng không nhất thiết phải nâng cấp đồng loạt toàn bộ mạng (LAN, WAN, Internet ) lên IPv6

1.6.2 Những đặc trưng của IPv6 so với IPv4

Khi phát triển phiên bản địa chỉ mới, IPv6 hoàn toàn dựa trên nền tảng IPv4 Nghĩa là hầu hết những chức năng của IPv4 đều được tích hợp vào IPv6 Tuy nhiên, IPv6 đã lượt bỏ một số chức năng cũ và thêm vào những chức năng mới tốt hơn Ngoài ra IPv6 còn có nhiều đặc điểm hoàn toàn mới

1.6.2.1 Tăng kích thước của địa chỉ

Hình 1.8 Số Bits của IPv4 so với IPv6IPv6 sử dụng 128 bit địa chỉ, tăng gấp 4 lần số bit so với IPv4 (32bit) Nghĩa

là trong khi IPv4 chỉ có 2^32 ~ 4,3 tỷ địa chỉ, thì IPv6 có tới 2^128 ~ 3,4 * 1038 địa chỉ IP Gấp 296 lần so với địa chỉ IPv4 Với số địa chỉ của IPv6 nếu rãi đều trên bề mặt trái đất (diện tích bề mặt trái đất là 511263 tỷ mét vuông) thì mỗi mét

IPv4 = 32 Bits

IPv6 = 128 Bits

Hình 1.9 Sự khác nhau cơ bản giữa IPv4 và IPv6Địa chỉ IPv6 được biểu diễn bởi ký tự Hexa với tổng cộng 8 Octet Mỗi Octet chứa 4 ký tự Hexa tương ứng với 16 bit nhị phân Dấu hai chấm ngăn cách giữa các octet Giao thức IPv4 hiện tại được duy trì bởi kỹ thuật NAT và cấp phát địa chỉ tạm thời Tuy nhiên vì vậy mà việc thao tác dữ liệu trên payload của các thiết

bị trung gian là một bất lợi các lợi ích về truyền thông ngang hàng (peer-peer), bảo mật đầu cuối và chất lượng dịch vụ (QoS) Với số lượng cực kỳ lớn địa chỉ IPv6 thì sẽ không cần đến kỹ thuật NAT hay cấp phát địa chỉ tạm thời nữa Vì lúc đó, mỗi thiết bị (Máy tính, điện thoại, tivi, robot, thiết bị dân dụng ) đều sẽ

có một địa chỉ IP toàn cầu

Đây là một không gian địa chỉ cực lớn với mục đích không chỉ cho Internet

mà còn cho tất cả các mạng máy tính, hệ thống viễn thông, hệ thống điều khiển

và thậm chí cho từng vật dụng trong gia đình Trong tương lai, mỗi chiếc điều hòa, tủ lạnh, máy giặt hay nồi cơm điện của mọi gia định trên thế giới cũng sẽ mang một địa chỉ IPv6 để chủ nhân của chúng có thể kết nối và ra lệnh từ xa

Nhu cầu hiện tại chỉ cần 15% không gian địa chỉ IPv6, còn 85% dự phòng cho tương lai.

1.6.2.2 Sự phân cấp địa chỉ toàn cầu

A Phân cấp địa chỉ lúc ban đầu

Hình 1.10 Kiến trúc quản lý việc cấp phát địa chỉ IPv6 lúc ban đầu

Trong đó:

- FP - Format Prefix : 3 bit 001 để nhận dạng là địa chỉ toàn cầu

- TLA ID - Top Level Aggregate ID : Nhận dạng tổng hợp cấp cao nhất

- Res - Reserved : Dự phòng cho tương lai

- NLA ID — Next Level Aggregator ID : Nhận dạng tổng hợp cấp tiếptheo

- SLA ID - Site Level Aggregator ID : Nhận dạng tổng hợp cấp vùng

- Interface ID : Địa chỉ định danh interface của 1 node trong 1 mạng con

B Phân cấp địa chỉ hiện nay

Địa chỉ IPv6 sử dụng một giải pháp gọi là prefix (tiền tố) để phân cấp một địa chỉ thành các khối xác định

Hình 1.11 Kiến trúc quản lý việc cấp phát địa chỉ IPv6 hiện nay

Địa chỉ IPv6 hiện nay do tổ chức cấp phát địa chỉ Internet quốc tế IANA cấp phát

Bảng 1.2 Đặc tả cấp phát địa chỉ IPv6 trên toàn cầu

Prefix Số Bits Chức năng

/3 3 bits Luôn là 001 được dành cho các địa chỉ khả định tuyến toàn

cầu (Globally Routable Unicast - GRU)

/48 16 bits Xác định cấp vùng Là các nhà cung cấp dịch vụ ở mỗi vùng

của mỗi quốc gia hoặc các tổ chức lớn

/64 16 bits Xác định cấp thấp nhất Được các ISP cấp phát đến khách

hàng

64 bit cuối là phần địa chỉ Host, ứng với mỗi interface (giao diện) trong mạng cục bộ của khách hàng

• Đơn giản hóa việc đặt địa chỉ Host

IPv6 sử dụng 64 bit sau cho địa chỉ Host Một kỹ thuật gọi là EUI-64 làm đơngiản việc đặt địa chỉ host rất nhiều so với IPv4 Kỹ thuật này tận dụng 48 bit địa chỉ MAC để làm địa chỉ host.Và chèn thêm chuỗi “FFFE” vào giữa mỗi 16 bit của địa chỉ MAC để hoàn chỉnh 64 bit phần địa chỉ host Bằng cách này, mọi Host sẽ có một Host ID duy nhất trong mạng

• Tự động cấu hình địa chỉ

Để đơn giản cho việc cấu hình các trạm, IPv6 hỗ trợ cả việc tự cấu hình địa chỉ Stateful như khả năng cấu hình DHCP server hoặc tự cấu hình Stateless (phi trạng thái).Với khả năng cấu hình phi trạng thái, các máy trạm trong mạng tự

động liên kết với Router và nhận về địa chỉ prefix của phần mạng Thậm chí nếu không có Router, các máy trạm trên cùng một liên kết có thể tự cấu hình và giao tiếp với nhau mà không cần bất kỳ một thiết lập thủ công nào khác.

• Hiệu suất cao hơn

Với IPv4 có sử dụng private address để tránh hết địa chỉ Do đó, xuất hiện kỹ thuật NAT để chuyển đổi địa chỉ, dẫn đến tăng Overhead cho gói tin Trong IPv6

do không thiếu địa chỉ nên không cần đến private address, do đó NAT được loại

bỏ -> Giảm được thời gian xử lý Header, giảm Overhead vì chuyển dịch địa chỉ.Giảm được thời gian xử lý định tuyến: nhiều khối địa chỉ IPv4 được phân phátcho các user nhưng lại không tóm tắt được, nên phải cần các entry trong bảng định tuyến làm tăng kích thước của bảng định tuyến và thêm Overhead cho quá trình định tuyến Ngược lại, các địa chỉ IPv6 được cấp phát qua các ISP theo một kiểu phân cấp địa chỉ giúp giảm được Overhead

Trong IPv4 sử dụng nhiều Broadcast như ARP Request, trong khi IPv6 sử dụng Neighbor Discovery Protocol để thực hiện chức năng tương tự trong quá trình tự cấu hình mà không cần sử dụng Broadcast Bên cạnh đó, Multicast có giới hạn trong IPv6, một địa chỉ Multicast có chứa một trường scope (phạm vi)

có thể hạn chế các gói tin Multicast trong các node, trong các link, hay trong một

tổ chức

• Hỗ trợ tốt tính năng di động

Tính di động (Mobility) là một tính năng rất quan trọng trong hệ thống mạng ngày nay Mobile IP là một tiêu chuẩn của IETF cho cả IPv4 và IPv6 Mobile IP cho phép thiết bị di chuyển mà không bị đứt kết nối, vẫn duy trì được kết nối hiện tại Trong IPv4, mobile IP là một tính năng mới cần phải được thêm vào nếucần sử dụng Ngược lại với IPv6, tính di động được tích hợp sẵn, có nghĩa là bất

kỳ node IPv6 nào cũng có thể sử dụng được khi cần thiết

Thêm vào đó phần Header của định tuyến trong IPv6 làm cho Mobile IPv6

động như laptop, máy tính bảng, smartphone sẽ dùng địa chỉ IPv6 tích hợp sừ dụng trên cơ sở hạ tầng của mạng viễn thông.

• Bảo mật cao

IPSec (IP Security) là một tiêu chuẩn do IETF đưa ra cho lĩnh vực an ninh mạng IP, được sử dụng cho cả IPv4 và IPv6 Mặc dù các chức năng cơ bản là giống hệt nhau trong cả hai môi trường, nhưng với IPv6 thì IPSec là tính năng bắt buộc IPsec được kích hoạt trên tất cả các node IPv6 và sẵn sàng để sử dụng Tính sẵn sàng của IPsec trên tất cả các node làm cho IPv6 Internet an toàn hơn

• Header đơn giản hơn

Header của IPv6 đơn giản và hợp lý hơn IPv4 IPv6 chỉ có 6 trường và 2 địa chỉ, trong khi IPv4 chứa 10 trường và 2 địa chỉ Do vậy các gói tin IPv6 di

chuyển nhanh hơn trong mạng Dẫn đến tốc độ mạng sẽ được cải thiện

• Tổng hợp địa chỉ (Addresss Aggregation)

Addresss Aggregation là kỹ thuật tương tự với kỹ thuật Address Summarize trong IPv4 Một ISP sẽ tổng hợp tất cả các prefix của các khách hàng thành một tiền tố duy nhất và thông báo tiền tố này với cấp cao hơn

Việc tổng hợp địa chỉ sẽ làm cho bảng định tuyến gọn hơn và khả năng mở rộng định tuyến nhiều hơn trên các Router Dẫn đến sự mở rộng hơn các chức năng mạng như tối ưu hóa băng thông và tăng thông lượng sử dụng để kết nối được tới nhiều hơn các thiết bị và dịch vụ trên mạng như: VoIP, tryền hình theo yêu cầu, Video độ nét cao, ứng dụng thời gian thực, game-online, học tập hay hộithảo qua mạng

• Đánh số lại thiết bị IPv6 (Renumbering)

Đánh số lại mạng IPv4 là điều những nhà quản trị rất quan ngại Nó ảnh hưởng tới hoạt động mạng lưới và tiêu tốn nhân lực cấu hình lại thông tin cho thiết bị trên mạng

Địa chi IPv6 được thiết kế có một cách thức đánh số lại mạng một cách dễ dàng hơn Một địa chỉ IPv6 gán cho node sẽ có hai trạng thái, đó là “còn được sử dụng - preferred” và “loại bỏ - deprecated” tùy theo thời gian sống của địa chỉ

đó Máy tính luôn cố gắng sử dụng các địa chỉ có trạng thái “còn được sử dụng” Thời gian sống của địa chỉ được thiết lập từ thông tin quảng bá của router Do vậy, các máy tính trên mạng IPv6 có thế được đánh số lại nhờ thông báo của router đặt thời gian hết hạn có thế sử dụng cho một prefix Sau đó, router thông báo prefix mới để các máy tính tạo lại địa chỉ IP Trên thực tế, các máy tính có thể duy trì sử dụng địa chỉ cũ trong một khoảng thời gian nhất định trước khi xóa

bỏ hoàn toàn

CHƯƠNG 2:GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN EIGRP 2.1 Giới thiệu về giao thức EIGRP

Định nghĩa IGRP: là một giao thức được sử dụng trong bộ giao thức TCP/IP

và mô hình tham chiếu OSI Phiên bản đầu tiên được thiết kế và triển khai thànhcông vào năm 1986 IGRP ban đầu được thiết kế như là một Interior GatewayProtocol nhưng cũng được sử dụng rộng rãi như một Exterior Gateway Protocol.IGRP sử dụng công nghệ định tuyến dựa vào distance vector

Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) Là một giao thức riêngcủa Cisco lần đầu tiên được đưa vào sử dụng trong phiên bản iOS 9.21,Enhanced Interior Gateway Routing protocol (EIGRP) là một sự nâng cấp củaIGRP Bên cạnh những tính chất vốn có của IGRP là một distance-vectorprotocol, EIGRP còn mang một số tính chất của link state protocol So với IGRP,EIGRP có thời gian hội tụ nhanh hơn, có khả năng mở rộng tốt hơn và khả năngchống loop cao hơn Và đặc biệt hơn, EIGRP còn thay thế được cho giao thứcNovell Routing Information Protocol (Novell RIP) và Apple talk Routing TableMaintenance Protocol (RTMP) để phục vụ tốt cho cả 2 mạng IPX và Apple Talk.EIGRP còn được coi là một giao thức lai giữa distance vector và link state Nó

có những ưu điểm nổi bật nhất của cả hai loại giao thức định tuyến dựa vàodistance vector và trạng thái đường liên kết Ngoài ra EIGRP còn loại bỏ đượcmột số nhược điểm của các giao thức distance vector đó là thời gian hội tụ lớn vàhiện tượng loop Dễ thực hiện cấu hình và quản trị hơn các giao thức dựa vàotrạng thái đường liên kết như OSPF Dựa vào những ưu điểm trên thì EIGRP làmột lựa chọn lí tưởng cho các mạng lớn, đa giao thức được xây dựng trên cácRouter Cisco

2.2 Một số khái niệm và thuật ngữ trong EIGRP

- Neighbor: 2 Router được gọi là hang xóm của nhau khi được kết nối trực

tiếp với nhau

- Neighbor Table: Bảng lưu trữ dữ liệu về các router hàng xóm Bao gồmdanh sách các router, địa chỉ IP, interface, hold-up time, SRTT , RTO, Q Cnt,Seq Num Bảng này được xây dựng dựa trên thông tin nhận được từ các gói tinhello.

- Routing Table: Bảng định tuyến Chứa danh sách các mạng hiện có vàđường đi tốt nhất đến các mạng Một route EIGRP sẽ được ghi vào bảng này khiEIGRP tìm được feasible successor

- Topology Table: Một bảng chứa tất cả các đường đi được quảng bá bởicác router láng giềng Đây là danh sách tất cả các route dự phòng, route tốt nhất,giá trị AD và các interface Giải thuật DUAL sẽ tính toán trên bảng topology này

để xác định successor và feasible successor để xây dựng một bảng định tuyến

- Gói tin hello: Một thông điệp được dùng để duy trì bảng các router lánggiềng Các gói hello này được gửi định kỳ và được gửi theo kiểu không tin cậy

- Gói tin update: Một gói EIGRP chứa các thông tin thay đổi về mạng.Các gói này được gửi theo cơ chế tin cậy Nó được gửi chỉ khi có một thay đổiảnh hưởng đến router: Khi một router láng giềng xuất hiện Khi một router lánggiềng đi từ trạng thái active sang trạng thái passive Khi có một sự thay đổi trongtính toán metric cho một địa chỉ mạng đích

- Querry: Được gửi từ router khi router mất một đường đi về một mạngnào đó Nếu không có đường đi dự phòng (feasible successor), router sẽ gửi racác gói tin truy vấn (query) để hỏi về đường đi dự phòng Gói tin truy vấn đượcgửi dưới dạng multicast và kiểu tin cậy

- Reply : Là một trả lời cho gói tin query Nếu router không có thông tinnào trong gói reply, router sẽ gửi gói query đến tất cả các router láng giềng Mộtunicast sẽ được gửi lại

- ACK : Bản chất là một gói tin Hello nhưng không có dữ liệu bên trong.ACKs được gửi dạng unicast

- Hold Time: Giá trị được thiết lập trong gói hello Thời gian hold timenày sẽ xác định router sẽ đợi một khoảng thời gian bao lâu trước khi công bố làmạng bị down Thông tin này được để trong bảng neighbor

- Smooth Round-Trip Time (SRTT): Khoảng thời gian router phải đợi saukhi gửi một gói tin để nhận được ACK Thông tin này được giữ trong bảngneighbor và được dùng để tính khoảng thời gian RTO.

- Retransmission Timeout (RTO): Xác định khoảng thời gian mà routerphải chờ trước khi truyền tin

- Reliable Transport Protocol (RTP): là giao thức ở lớp vận chuyển (trong

mô hình OSI), thực hiện việc chuyển gói EIGRP một cách tin cậy và có thứ tựđến các router láng giềng

- Diffusing Update Algorithm (DUAL): là một giải thuật được thực hiệntrên bảng topology để giúp mạng hội tụ Giải thuật này tính toán dựa trên việcrouter phát hiện những thay đổi trong một khoảng thời gian nhất đinh

- Advertise Distance: Khoảng cách – chi phí của đường đi đến mạng ở xa

- Successor: Đường đi được chọn làm đường đi chính đến đích

- Feasible Successor: Đường đi dự phòng cho đường successor

- Active: Trạng thái của route khi mà có một thay đổi về mạng nhưng saukhi kiểm tra bảng topo, không có FS nào được tìm thấy Route sẽ được gán giá trịactive và router sẽ truy vấn các router láng giềng cho những route dự phòng

- Passive: Một đường đi đang trong trạng thái passive Nếu đường đi bị mất,router sẽ kiểm tra bảng topology để tìm ra FS Nếu có một FS, route này sẽ đượcđặt trong bảng định tuyến Nếu không, router sẽ truy vấn các router láng giềng vàđưa route vào trạng thái active

2.3 Nguyên tắc định tuyến của EIGRP

EIGRP là một giao thức dạng Distance – vector được cải tiến (AdvancedDistance vector) EIGRP không sử dụng thuật toán truyền thống cho Distance –vector là thuật toán Bellman – Ford mà sử dụng một thuật toán riêng được pháttriển bởi J.J Garcia Luna Aceves – thuật toán DUAL(Diffusing UpdateAlgorithm)

Cách thức hoạt động của EIGRP cũng khác biệt so với RIP và vay mượn một

số cấu trúc và khái niệm của OSPF như: xây dựng quan hệ láng giềng, sử dụngbộ 3 bảng dữ liệu (bảng neighbor, bảng topology và bảng định tuyến) Chính vìđiều này mà EIGRP thường được gọi là dạng giao thức lai ghép (hybrid) Tuynhiên, về bản chất thì EIGRP thuần túy hoạt động theo kiểu Distance – vector:gửi thông tin định tuyến là các route cho láng giềng (chỉ gửi cho láng giềng) vàtin tưởng tuyệt đối vào thông tin nhận được từ láng giềng

EIGRP có 3 thành phần cơ bản – được yêu cầu trong thuật toán DUAL :

- Quan hệ giữa các router hàng xóm: Bao gồm việc phát hiện, thiết lậpquan hệ hàng xóm, và phát hiện sự thay đổi

- Reliable transport protocol: Điều khiển việc gửi nhận các gói tin updategiữa các router hàng xóm

- Protocol-dependent modules:

2.3.1 Cách tính metric trong EIGRP

Metric là một thông số được các Router sử dụng để chọn ra đường đi tốt nhấtđến đích Việc lựa chọn này dựa vào việc tuyến đường nào có metric càng nhỏthì được đánh giá là càng tốt Với mỗi loại giao thức định tuyến khác nhau thìcách tính metric là khác nhau

- Đối với EIGRP metric được tính toán thông qua 4 thông số chính là :+ Bandwitdh

+ Delay

+ Load

+ Reliability