luận văn công nghệ thông tin thiết lập và so sánh phương pháp định tuyến giữa rip và igrp

Nắm vững được các phương pháp định tuyến dựa trên nền công nghệ tiên tiến để duy trì tốt được một mạng có nhiều giao thức khác nhau cùng hoạt động một cách thống nhất và hiệu quả sẽ mang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

-

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT LẬP & SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP

ĐỊNH TUYẾN GIỮA RIP & IGRP

GVHD: Th.S LÊ MẠNH HẢI

SVTH: LÊ ANH HOÀNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

-

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT LẬP & SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP

ĐỊNH TUYẾN GIỮA RIP & IGRP

GVHD: Th.S LÊ MẠNH HẢI

SVTH: LÊ ANH HOÀNG

144/24 Điện Biên Phủ – Q Bình Thạnh – TP.HCM

ĐT: 5120254 – 5120294

-o0o -

-o0o -

Bộ môn: MẠNG MÁY TÍNH Chú ý: Sinh viên phải dán bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất

trong tập báo cáo đồ án tốt nghiệp

Họ và tên: Lê Anh Hoàng MSSV: TH21 – 025

Ngành: Công nghệ thông tin Lớp: 01TH21

1 Đầu đề đồ án tốt nghiệp:

“Thiết lập và so sánh phương pháp định tuyến giữa RIP & IGRP”

2 Nhiệm vụ:

a/ Dữ liệu ban đầu:

- Tài liệu CCNA, ICND ( RIP & IGRP, Static Route Concepts and Configuration )

- CCNA, CCNP labpro

- Hướng dẫn cấu hình các tính năng cơ bản cho Cisco router

b/ Nội dung:

 Phần tìm hiểu công nghệ:

- Tìm hiểu hoạt động của Router theo phương pháp định tuyến

+ RIP

+ IGRP

- Thiết lập các phương pháp định tuyến trên RIP & IGRP, từ đó

so sánh sự khác biệt của từng giao thức

 Phần phân tích, thiết kế và xây dựng ứng dụng minh họa:

sơ đồ này

c/ Demo chương trình chạy sử dụng 2 giao thức RIP & IGRP:

3 Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

28/02/2005

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

21/05/2005

5 Họ tên giáo viên hướng dẫn:

ThS Lê Mạnh Hải

Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã thông qua GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH

TP.HCM, ngày … tháng … năm 2005 (Ký và ghi rõ họ tên)

CHỦ NHIỆM KHOA

( Ký và ghi rõ họ tên )

ThS Lê Mạnh Hải PHẦN DÀNH CHO BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ):

Đơn vị:

Ngày bảo vệ:

Điểm tổng quát:

144/24 Điện Biên Phủ – Q Bình Thạnh – TP.HCM

ĐT: 5120254 – 5120294

-o0o -

-o0o -

Bộ môn: MẠNG MÁY TÍNH Chú ý: Sinh viên phải dán bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất

trong tập báo cáo đồ án tốt nghiệp

Họ và tên: Cao Quốc Nam MSSV: TH21 – 125

Ngành: Công nghệ thông tin Lớp: 01TH21

1 Đầu đề đồ án tốt nghiệp:

“Thiết lập và so sánh phương pháp định tuyến giữa RIP & IGRP”

2 Nhiệm vụ:

a/ Dữ liệu ban đầu:

- Tài liệu CCNA, ICND ( RIP & IGRP, Static Route Concepts and Configuration )

- CCNA, CCNP labpro

- Hướng dẫn cấu hình các tính năng cơ bản cho Cisco router

b/ Nội dung:

 Phần tìm hiểu công nghệ:

- Tìm hiểu hoạt động của Router theo phương pháp định tuyến

+ RIP

+ IGRP

- Thiết lập các phương pháp định tuyến trên RIP & IGRP, từ đó

so sánh sự khác biệt của từng giao thức

 Phần phân tích, thiết kế và xây dựng ứng dụng minh họa:

cụ thể

c/ Demo chương trình chạy sử dụng 2 giao thức RIP & IGRP:

3 Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

28/02/2005

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

21/05/2005

5 Họ tên giáo viên hướng dẫn:

ThS Lê Mạnh Hải

Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã thông qua GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH

TP.HCM, ngày … tháng … năm 2005 (Ký và ghi rõ họ tên)

CHỦ NHIỆM KHOA

( Ký và ghi rõ họ tên )

ThS Lê Mạnh Hải PHẦN DÀNH CHO BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ):

Đơn vị:

Ngày bảo vệ:

Điểm tổng quát:

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

-

-

Nhận xét của giáo viên phản biện

-LỜI CẢM ƠN

Nhóm Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Mạnh Hải đã quan

tâm, giúp đỡ, tận tình chỉ bảo và khích lệ trong suốt thời gian thực hiện luận

văn tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn Khoa CNTT, gia đình, bạn bè – đặc biệt là anh

Nguyễn Đức Quang đã động viên, giúp đỡ và hỗ trợ về mặt trang thiết bị, tài

liệu trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu cho đến khi hoàn tất nội dung

của cuốn luận văn này

Lê Anh Hoàng – Cao Quốc Nam

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

Đề tài này tập trung vào nội dung tìm hiểu cách thiết lập và so sánh

phương pháp định tuyến giữa hai giao thức RIP và IGRP trên nền công nghệ

của Cisco Trong đó, đề cập đến các tính năng và nguyên tắc hoạt động của

Router theo các phương pháp định tuyến Bên cạnh đó, đề tài cũng đưa ra

cách thiết lập các phương pháp định tuyến dựa trên giao thức RIP và IGRP,

từ đó có sự so sánh khác biệt của từng giao thức

Mục tiêu tiếp theo của đề tài là phân tích các phương thức hoạt động

của hai giao thức RIP và IGRP cùng với việc thiết kế một số mô hình cụ thể

có kèm theo số liệu thực tế thu được, cách cấu hình cho các thiết bị dựa trên

hai giao thức RIP và IGRP

Nắm vững được các phương pháp định tuyến dựa trên nền công nghệ

tiên tiến để duy trì tốt được một mạng có nhiều giao thức khác nhau cùng

hoạt động một cách thống nhất và hiệu quả sẽ mang lại một lợi ích to lớn về

mặt kinh tế do tiết kiệm được chi phí đầu tư trang bị hàng loạt các thiết bị

tương thích, đồng thời tùy theo từng quy mô cụ thể của từng môi trường

mạng mà ta có thể lựa chọn các thiết bị và các giao thức cho phù hợp

GIỚI THIỆU

Trong thời đại ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc trong nhiều

lĩnh vực, thế giới của chúng ta đang có những thay đổi và chuyển biến về

mọi mặt Trong đó, công nghệ thông tin đóng vai trò hết sức quan trọng

trong công cuộc đổi mới và phát triển đó Những hệ thống mạng máy tính

trong nội bộ một quốc gia hoặc giữa các quốc gia với nhau sẽ giúp thông tin

được truyền đi nhanh chóng và chính xác nhằm đáp ứng kịp thời trong nhiều

lĩnh vực như kinh tế, chính trị, xã hội, khoa học kỹ thuật

Vì vậy, các nhà cung cấp thiết bị đã đưa ra nhiều loại thiết bị khác

nhau, cùng với những cách thức kết nối khác nhau để liên kết giữa các hệ

thống mạng với nhau hoặc chính trong một hệ thống mạng Do đó, người

thiết kế và người quản trị mạng phải biết cách chọn lựa thiết bị và phương

thức kết nối các thành phần hợp nhất với nhau để nhằm đạt được hiệu quả

cao nhất Cisco là một trong những nhà cung cấp thiết bị mạng hàng đầu

trên thế giới trong lĩnh vực này

Trên cơ sở đó và qua luận văn tốt nghiệp này, chúng em muốn trình

bày hai giao thức định tuyến phổ biến trên Router hiện nay là RIP và IGRP

cùng với việc thiết lập và so sánh hai giao thức này trên nên công nghệ

Cisco và các thiết bị liên quan đến chúng

Với thời gian có hạn và lượng kiến thức còn hạn chế, chúng em mong

mỏi nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các thầy cô để cho đề tài này

được hoàn thiện hơn

Nhóm sinh viên thực hiện

CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài được chia làm hai phần như sau:

Phần A: Cơ sở lý thuyết bao gồm bốn chương Trong đó chương một

tìm hiểu các khái niệm và nội dung liên quan về định tuyến Chương hai đề

cập đến các phương pháp định tuyến, cách cấu hình cho từng phương pháp

và đồng thời nêu lên những hữu ích cũng như những hạn chế trong từng

phương pháp Tiếp theo là chương ba, nội dung của chương này trình bày

các mô hình và các cơ sở để định tuyến, trong đó có nêu rõ các giao thức và

các kỹ thuật tránh lặp trong quá trình định tuyến của từng giao thức Chương

bốn cũng là chương cuối của phần A, là chương thiết lập và so sánh hai

phương pháp định tuyến RIP và IGRP dựa trên lý thuyết và các ứng dụng

thực nghiệm

Phần B: Là phần Demo chương trình chạy sử dụng hai giao thức định

tuyến RIP và IGRP Trong đó, chương một là mô hình của giao thức RIP và

chương hai là mô hình của giao thức IGRP Cả hai mô hình đều được cấu

hình thực tế trên trên ba router của hãng Cisco Trong mỗi chương cũng nêu

rõ một số lệnh chính mà người học cần nắm vững khi cấu hình bất kỳ một

trong hai giao thức trên

MỤC LỤC

Lời cảm ơn 03

Mục lục 04

Giới thiệu 08

PHẦN A: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 09

Chương I: Khái niệm cơ bản về định tuyến 10

1.1 Khái niệm về định tuyến 11

1.2 Routing Protocol và Routed Protocol 11

1.3 Bảng định tuyến 12

1.4 Nguyên tắc định tuyến 13

1.5 Router – Chức năng và nguyên tắc hoạt động 14

1.6 Xác định đường đi của Router 15

1.7 Sự chuyển mạch 15

1.8 Nguyên tắc hoạt động của Router 16

1.9 Address Resolution Protocol(ARP) và nguyên tắc hoạt

động 17

Chương II: Các phương pháp định tuyến 19

2.1 Định tuyến trong môi trường IP 20

2.2 Định tuyến tĩnh 20

2.2.1 Hữu ích của định tuyến tĩnh 20

2.2.2 Hạn chế của định tuyến tĩnh 21

2.2.3 Ứng dụng của định tuyến tĩnh 21

2.2.4 Cấu hình của định tuyến tĩnh 21

2.4 Định tuyến động 23

2.4.1 Các hoạt động của giao thức định tuyến động 24

2.4.2 Lợi ích của định tuyến động 24

2.4.3 Hạn chế và ứng dụng của giao thức định tuyến động 25 2.4.4 Cấu hình cho định tuyến động 25

Chương III: Các mô hình và cơ sở để định tuyến 26

3.1 Sự xác định đường dẫn 27

3.2 Sự lựa chọn đường dẫn và chuyển mạch gói 27

3.3 Các thuật toán trong giao thức định tuyến 28

3.4 Giao thức định tuyến Distance–Vector 28

3.4.1 Khái quát 28

3.4.2 Hoạt động của giao thức Distance–Vector 29

3.4.3 Kỹ thuật tránh lặp trong quá trình định tuyến 30

3.4.4 Đếm vô thời hạn 31

3.4.5 Định ra một số tối đa 32

3.4.6 Phân chia ranh giới 32

3.4.7 Route Poisoning 33

3.4.8 Bộ định thời khống chế 33

3.5 Giao thức Link state 34

3.5.1 Cơ sở định tuyến Link State 34

3.5.2 Giao thức định tuyến Link State trao đổi các

bảng định tuyến 35

3.5.3 Các thay đổi về Topo mạng lan truyền như thế nào xuyên qua mạng 36

3.5.4 Hai Link State liên quan với nhau 37

Chương IV: Thiết lập và so sánh hai phương pháp định tuyến

RIP và IGRP 38

4.1 RIP (Routing Information Protocol) 39

4.1.1 Cập nhật định tuyến RIP 40

4.1.2 Metric của định tuyến RIP 40

4.1.3 Tính ổn định 41

4.1.4 RIP không hỗ trợ mạng không liên tục 41

4.1.5 RIP không hỗ trợ VLSM 41

4.1.6 RIP và đường đi mặc định 41

4.1.7 Các thông số thời gian (RIP Timer) 42

4.1.8 Định dạng Packet RIP 42

4.1.9 RIP Version 2 (Routetag, Next Hop, hỗ trợ

Multicast) 43

4.1.10 Các câu lệnh cơ bản khi cấu hình RIP 44

4.2 IGRP (Interior Routing Protocol) 46

4.2.1 Tổng quan về IGRP 46

4.2.2 Cập nhật định tuyến IGRP 47

4.2.3 Metric của định tuyến IGRP 47

4.2.4 Tính ổn định 48

4.2.5 IGRP và Default Route 49

4.2.6 Hoạt động cân bằng tải 49

4.2.7 Các thông số thời gian (IGRP Timer) 49

4.3 So sánh hai giao thức định tuyến RIP và IGRP 51

4.3.1 So sánh đặc điểm của hai Routing Protocol 53

4.3.2 Redistribution giữa các Routing Protocol RIP và

IGRP 53

4.3.3 So sánh đặc điểm thời gian giữa RIP và IGRP 55

4.3.4 So sánh hai phương pháp RIP và IGRP 56

PHẦN B: DEMO CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG .57

Chương I: Mô hình RIP dùng ba Router 58

Chương II: Mô hình IGRP dùng ba Router 59

PHẦN A

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

LÝ THUYẾT VỀ ĐỊNH TUYẾN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN

CHƯƠNG I

KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỊNH TUYẾN

1.1 Khái niệm cơ bản về định tuyến:

Internet là một mạng toàn cầu bao gồm nhiều nhóm mạng liên kết

với nhau, cho phép truyền thông hầu hết giữa các công ty, các tổ chức

nghiên cứu, các trường đại học và rất nhiều tổ chức khác trên thế giới

Router thường được sử dụng để kết nối các mạng riêng với nhau dưới sự

quản lý của nhà quản trị

Định tuyến (Routing) là tiến trình hướng các gói (Packet) từ mạng

này đến mạng khác thông qua Router Routing hoạt động ở lớp thứ ba của

mô hình OSI (lớp Network) và là một chức năng quan trọng của Router

trong lớp Network Router là thiết bị mạng hoạt động ở lớp Network và sử

dụng chức năng Routing để truyền thông với Router của những mạng khác

Địa chỉ vật lý được Router sử dụng để xác định các hệ thống mạng cũng như

từng thiết bị trong hệ thống mạng này

Routing thường được so sánh với Switching (chuyển gói) vì hai chức

năng này đều cùng hoạt động dựa trên Router Điểm khác biệt cơ bản là

Routing có chức năng tìm đường còn Switching thì có chức năng gửi gói tin

(Packet) đi ra khỏi Interface của Router để đến đích

Một giao thức là tập hợp các qui tắc trong đó xác định một đối tượng

nào đó sẽ hoạt động như thế nào Một giao thức định tuyến là một tập hợp

các qui tắc mô tả một giao thức lớp 3 (Network) sẽ gửi cập nhật cho nhau về

mạng hiện có Nếu có nhiều đường đi đến một mạng cùng tồn tại, giao thức

định tuyến cũng sẽ xác định đường đi tốt nhất Các thiết bị có chung một

hiểu biết về mạng đó, các thiết bị sẽ bắt đầu Route trên đường đi tốt nhất

1.2 Routing Protocol và Routed Protocol:

Routed Protocol là giao thức lớp 3 (lớp Network) của mô hình OSI

quy định dạng Format và cách sử dụng của các trường trong Packet nhằm

chuyển các Packet từ nơi này sang nơi khác Ví dụ: IP, IPX …

Routing Protocol là giao thức định tuyến được dùng giữa các Router

để gửi và nhận các cập nhật về các mạng tồn tại trong một tổ chức, qua đó

các trình định tuyến có thể dùng để xác định đường đi của gói trên mạng

Các giao thức định tuyến hỗ trợ giao thức được định tuyến bằng cách cung

cấp các cơ cấu chia sẻ thông tin định tuyến Ví dụ: RIP, IGRP…

Hình 1.1 Các Routed Protocol và Routing Protocol

Để kết nối các mạng với nhau, Router sẽ được cấu hình định tuyến

tĩnh hay động và gửi thông tin đến các Router kế cận Router kế cận là

Router khác có cùng chung Subnet với Router hiện hành

1.3 Bảng định tuyến (Routing Table):

Là bảng chứa các thông tin về mạng mà Router đang kết nối và

mạng đích Router sẽ tìm trong bảng định tuyến để quyết định về đường đi

của gói (Packet) đến mạng đích được chỉ ra trong phần địa chỉ của gói IP

Trong đó, các cột có nội dung và ý nghĩa như sau:

- Network: chứa địa chỉ mạng tồn tại trong một hệ thống

- Subnet Mask: là lớp mặt nạ của địa chỉ mạng (Network) (140.100.10

0.0 255.255.255.0)

- Outgoing Interface: chỉ ra các thông tin:

+ Các gói tin sẽ gửi ra cổng nào của Router

+ Các thông tin cập nhật được nhận từ cổng giao tiếp nào của Router

- Metric: giá trị được gán đến từng đường đi dựa trên các tiêu chí chỉ

ra trong giao thức định tuyến, được dùng để chỉ ra đường đi tốt nhất nếu có

nhiều đường đi đến địa chỉ mạng đích

- Next Hop: địa chỉ của Router kế tiếp, giá trị Next Hop là địa chỉ của

Router kết nối trực tiếp

1.4 Nguyên tắc định tuyến:

Sau khi Router nhận một gói tin, để định tuyến ta cần giải quyết các

vấn đề sau:

- Giao thức định tuyến cho gói tin thuộc về giao thức đó có được cài

đặt trên Router và đang hoạt động hay không? Và giao thức định tuyến có

thể hoạt động trong môi trường nào? (IP, IPX, Apple Talk …) Nếu giao thức

định tuyến đã được cài đặt thì đường đi nào đến một hệ thống mạng ở xa tồn

tại trong bảng định tuyến hay không?

- Nếu địa chỉ mạng đích không có trong bảng định tuyến, có tuyến

đường mặc định nào được cấu hình trên Router hay không?

- Nếu địa chỉ mạng đích có tên trong bảng định tuyến thì Interface

nào trên Router mà Packet sẽ được truyền đi?

- Nếu có nhiều đường đi để đến mạng đích, Router sẽ chọn đường

nào?

Khi không có đường đi nào đến mạng đích, Router sẽ hủy bỏ Packet

và gửi một thông điệp ICMP (Internet Control Message Protocol) đến mạng

nguồn

Mỗi lần Packet được hướng vào hoặc hướng đến Interface được chọn,

Router phải gói gọn Packet vào trong một vị trí nào đó Kỹ thuật này được

gọi là truyền theo khung (Framing) và nó được yêu cầu để hướng Packet

đến Hop kế tiếp của thiết bị vật lý Mỗi lần Packet được truyền theo khung,

nó sẽ truyền theo hướng từ Hop đến Hop (Hop được hiểu là liên kết giữa 2

Router) cho đến khi nó đến được thiết bị đích cuối cùng Bảng định tuyến

được sử dụng để chuyển Packet đến chính xác hệ thống mạng cần đến

1.5 Router – Chức năng và nguyên tắc hoạt động:

Router là thiết bị mạng truyền thông trực tiếp giữa các Host Router

hoạt động ở tầng thứ ba (Network Layer) của mô hình OSI Router xây dựng

những bảng định tuyến chứa những thông tin được chọn lọc về những đường

đi tối ưu để tới nơi cần đến và làm cách nào để đi tới đó

* Router được chế tạo với hai mục đích chính:

- Phân cách các mạng máy tính thành các Segment riêng biệt để

giảm hiện tượng đụng độ và thực hiện chức năng bảo mật

- Kết nối các mạng máy tính hay kết nối người sử dụng với mạng

máy tính ở các khoảng cách xa với nhau thông qua các đường truyền thông

như điện thoại, ISDN, T1, X.25…

* Router có các chức năng:

- Xác định đường đi (Path Determination)

- Sự chuyển hướng (Switching)

1.6 Xác định đường đi của Router:

Như đã được đề cập ở phần trên, Router có nhiệm vụ chuyển dữ liệu

theo một đường liên kết tối ưu Đối với một hệ thống gồm nhiều Router kết

nối với nhau, trong đó các Router có nhiều hơn hai đường liên kết với nhau,

vấn đề xác định đường truyền dữ liệu (Path Determination) tối ưu đóng vai

trò rất quan trọng Router phải có khả năng lựa chọn đường liên kết tối ưu

nhất trong tất cả các đường có thể mà dữ liệu có thể truyền đến đích nhanh

nhất

Việc xác định đường dựa trên các thuật toán routing và các giao thức

định tuyến, từ đó rút ra được một số đo gọi là Metric để so sánh giữa các

đường với nhau Sau khi thực hiện việc kiểm tra trạng thái của các đường

liên kết bằng các thuật toán dựa trên giao thức định tuyến Router sẽ rút ra

được các Metric tương ứng cho mỗi đường, cập nhật vào Routing Table

Router sẽ chọn đường nào có Metric nhỏ nhất để truyền dữ liệu

1.7 Sự chuyển mạch:

Quá trình chuyển dữ liệu (Switching) là quá trình cơ bản của Router,

nó dựa trên ARP Protocol Khi một máy muốn gửi Packet qua Router cho

một máy thuộc mạng khác, nó gửi Packet đó đến Router theo địa chỉ MAC

của Router, kèm theo địa chỉ Protocol (Network Address) của máy nhận

Router sẽ xem xét Network Address của máy nhận để biết xem nó thuộc

mạng nào Nếu Router không biết được phải chuyển Packet đi đâu thì nó sẽ

bổ sung địa chỉ MAC của máy nhận vào Packet và gửi Packet đi

Việc chuyển dữ liệu có thể phải đi qua nhiều Router, khi đó mỗi

Router phải biết được thông tin về tất cả các mạng mà nó có thể truyền dữ

liệu tới Vì vậy, các thông tin của mỗi Router về các mạng nối trực tiếp với

nó sẽ được gửi đến cho tất cả các Router trong cùng một hệ thống

Trong quá trình truyền địa chỉ MAC của Packet luôn thay đổi nhưng

địa chỉ Network sẽ không thay đổi

1.8 Nguyên tắc hoạt động của Router:

* Để định tuyến thì một Router cần phải:

- Biết được địa chỉ đích

- Xác định cách tìm đường mà nó có thể học

- Tìm ra đường đi có thể thực hiện

- Chọn con đường tối ưu

- Duy trì và kiểm tra lại thông tin định tuyến

* Sau đó Router sẽ chuyển Packet theo các bước sau:

- Đọc Packet

- Gỡ bỏ dạng Format quy định bởi Protocol của nơi gửi

- Thay thế phần gỡ bỏ đó bằng dạng Format của Protocol của đích

đến

- Cập nhật thông tin về việc chuyển dữ liệu: địa chỉ, trạng thái của

nơi gửi, nơi nhận

- Gửi Packet đến nơi nhận qua đường truyền tối ưu nhất

* Sau đây là nguyên tắc hoạt động của Router:

- Router chạy chương trình được nạp vào như giao thức định tuyến để

truyền và nhận thông tin đã được định hướng đi và từ những Router khác

trong mạng

- Các Router sử dụng thông tin này để quảng cáo bảng định tuyến để

có thể liên kết với nhau

- Router sẽ tìm trong bảng định tuyến từ những giao thức định tuyến

khác (nếu có hơn một giao thức định tuyến đang hoạt động) và chọn ra

đường đi tối ưu đến mỗi đích đến

- Router kết hợp với thiết bị đích của Hop kế tiếp gắn liền với địa chỉ

lớp liên kết dữ liệu (Data Link) và giao diện cục bộ được sử dụng khi hướng

Packet đến đích Lưu ý rằng thiết bị của Hop kế tiếp có thể là một Router

khác hoặc có thể là máy chủ đích

- Thiết bị của Hop kế tiếp định hướng thông tin (trên giao diện nơi

đến của địa chỉ lớp liên kết dữ liệu) và đưa vào bảng định hướng Router

- Khi Router nhận được một Packet, Router sẽ kiểm tra thông tin của

phần Header của Packet để xác định địa chỉ đích

- Router tìm trong bảng định hướng chứa giao diện nơi đến và địa chỉ

Hop kế tiếp để tìm đích đến

- Router sẽ tìm bất kỳ chức năng thêm vào được yêu cầu (như là sự

giảm bớt TTL IP hay là thao tác thiết lập TOS IP) và hướng Packet đến thiết

bị thích hợp

- Điều này được tiếp tục cho đến khi máy chủ đích được tìm thấy

Phương thức này giống như mô hình định tuyến Hop-By-Hop mà thường

được sử dụng trong mạng chuyển hướng Packet

1.9 Address Resolution Protocol (ARP) và nguyên tắc hoạt động:

Như ta đã biết tại tầng Network của mô hình OSI, chúng ta thường sử

dụng các loại địa chỉ mang tính chất quy ước như IP, IPX… Các địa chỉ này

là các địa chỉ có hướng nghĩa là chúng được phân thành hai phần riêng biệt

là phần địa chỉ Network và phần địa chỉ Host Cách đánh số địa chỉ như vậy

nhằm giúp cho việc tìm ra các đường kết nối từ hệ thống mạng này sang hệ

thống mạng khác được dễ dàng hơn Các địa chỉ này có thể được thay đổi

tùy theo ý người sử dụng Trên thực tế, các Card mạng chỉ có thể kết nối với

nhau theo địa chỉ MAC, địa chỉ cố định và duy nhất của phần cứng Do vậy

ta phải có một phương pháp để chuyển đổi các dạng địa chỉ này qua lại với

nhau Từ đó ta có giao thức phân giải địa chỉ: Address Resolution Protocol

(ARP)

ARP là một Protocol dựa trên nguyên tắc: Khi một thiết bị mạng

muốn biết địa chỉ MAC của một thiết bị mạng nào đó mà nó đã biết địa chỉ

ở tầng Network (IP, IPX…) nó sẽ gửi một ARP Request bao gồm địa chỉ

MAC Address của nó và địa chỉ IP của thiết bị mà nó cần biết MAC

Address trên toàn bộ một miền Broadcast Mỗi thiết bị nhận được Request

này sẽ so sánh địa chỉ IP trong Request với địa chỉ tầng Network của mình

Nếu trùng địa chỉ thì thiết bị đó phải gửi ngược lại cho thiết bị gửi ARP

Request một Packet (trong đó có chứa địa chỉ MAC của mình)

CHƯƠNG II

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN

( METHOD ROUTING )

2.1 Định tuyến trong môi trường IP:

Định tuyến trong môi trường IP có thể là định tuyến động (Dynamic

Routing), sử dụng các giao thức định tuyến được thích ứng với những thay

đổi trong mạng và tự động chọn đường đi tối ưu Ngược lại, định tuyến tĩnh

(Static Routing) được thiết lập trên Router bởi nhà quản trị mạng, định tuyến

tĩnh không thay đổi cho đến khi nhà quản trị thay đổi chúng

2.2 Định tuyến tĩnh (Static Routing):

Static Routing là cơ chế trong đó người quản trị quyết định, gán sẵn

Protocol cũng như địa chỉ đích cho Router, cho đến khi nào thì phải truyền

qua Port nào, địa chỉ là gì… Các thông tin này chứa trong Routing Table và

chỉ được cập nhật hay thay đổi bởi người quản trị Router được lập trình tĩnh

không thể tự tìm ra đường đi, chúng thiếu cơ chế để truyền thông tin định

tuyến tới các Router khác Router được lập trình tĩnh chỉ có thể hướng

Packet đến đường đi đã được người quản trị định nghĩa sẵn

Static Routing thích hợp cho các hệ thống đơn giản, có kết nối đơn

giản giữa 2 Router, trong đó đường truyền dữ liệu đã được xác định trước

2.2.1 Hữu ích của định tuyến tĩnh (Static Routing):

* Định tuyến tĩnh có một vài hữu ích:

- Cho phép ta chỉ ra thông tin mà ta muốn thể hiện ở các mạng bị giới

hạn

- Đường đi được lập trình tĩnh có tính bảo mật cao vì chỉ có người

quản trị mới biết các thiết lập đó

- Làm tăng hiệu quả của việc sử dụng tài nguyên

- Khi một mạng chỉ có thể tiếp cận bằng một đường dẫn, thì định

tuyến tĩnh đến mạng có thể là đủ, loại mạng này được gọi là mạng “cụt”

(Stub Network) Cấu hình định tuyến tĩnh cho một mạng “cụt” tránh được

lượng Overhead của định tuyến động

2.2.2 Hạn chế của định tuyến tĩnh (Static Routing):

Nếu có một thay đổi trong mạng hoặc mạng bị lỗi thì người quản trị

phải chịu trách nhiệm cập nhật cho từng dòng định tuyến tại mọi Router, do

vậy họ luôn phải cập nhật bảng định tuyến

2.2.3 Ứng dụng của định tuyến tĩnh (Static Routing):

Static Routing thường được sử dụng tốt trong những mạng nhỏ mà chỉ

có một đường đi duy nhất đến đích được xác định trước Khi mạng phát triển

lên, người ta sẽ thêm đường đi tới đích và lúc này sẽ có một số khó khăn

Người quản trị sẽ lập trình thêm cho Router để tạo thuận lợi cho sự truyền

thông dễ dàng trong mạng WAN

2.2.4 Cấu hình định tuyến tĩnh (Static Routing):

Static Routing hay Static Route được cấu hình bằng tay thông qua

lệnh Ip Route như sau:

Router(config)#Ip Route Network [Mask] {Address | Interface}

[Distance] [Permanent]

Trong đó:

* Network – Network đích hay Subnet

* Mask – Subnet Mask

* Address – IP Address của Next Hop Router

* Interface – tên Interface (của Router đang cấu hình) để đi tới

Network đích

* Distance – giá trị cung cấp bởi nhà quản trị , nhằm chỉ độ ưu tiên

(Cost) của đường định tuyến (tùy chọn)

* Permanent – chỉ định rằng đường định tuyến này không bị dỡ bỏ

ngay cả khi Interface bị Shutdown

2.3 Định tuyến mặc định (Default Routing):

Default Routing là cơ chế đặc biệt của Static Routing Default

Routing được sử dụng để gửi Packet đến mạng từ xa không có trong bảng

định tuyến đến Router Hop kế tiếp Ta có thể cài đặt các tuyến mặc định

như là một phần của công việc cấu hình tĩnh Ta chỉ có thể sử dụng Default

Routing trên những mạng LAN nội bộ

Tất cả Router của Cisco là Router Classful, nghĩa là chúng xác lập

một Subnet Mask mặc định của mỗi Interface của Router Khi một Router

nhận một Packet của mạng con đích mà không có trong bảng định tuyến,

mặc định nó sẽ truyền Packet đi ngay Nếu sử dụng Default Routing, ta phải

sử dụng lệnh Ip Classless bởi vì không có mạng con từ xa nào được chứa

trong bảng định tuyến

Khi Static Routing đã định trước đường đi thì Router sẽ được sử dụng

để tìm đích đến đã được định trước, Router sẽ sử dụng đường đi mặc định

nếu nó không tìm thấy đường đi trong bảng định tuyến

Đường đi mặc định của Router thường là 0.0.0.0 với Subnet Mask là

0.0.0.0

Ví dụ: Các Router của công ty X xử lý đặc tả tri thức về Topo mạng

của mạng máy tính trong công ty này Duy trì tri thức về mỗi mạng khác có

thể truy xuất đến thông qua mây Internet (Internet Cloud) là không cần thiết

và không hợp lý Thay vì vậy, mỗi Router trong công ty X được thông báo

một tuyến đường mặc định mà nó có thể dùng để cố gắng đạt đến bất kỳ

một đích không biết rõ nào bằng cách hướng trực tiếp các gói vào Internet

192.34.56.0 10.0.0.0

Hình 2.1 Ví dụ định tuyến mặc định

Dùng định tuyến mặc định nếu Hop kế tiếp không được liệt kê rõ

ràng trong bảng định tuyến

Cấu hình Default Route:

Router(config)#Ip Default-Network Network number (với Network

number là địa chỉ mạng cần cấu hình)

2.4 Định tuyến động (Dynamic Routing):

Dynamic Routing là cơ chế định tuyến sử dụng các giao thức định

tuyến để tự động cập nhật các thông tin về các Router xung quanh Tùy theo

dạng thuật toán mà cơ chế cập nhật thông tin của các Router sẽ khác nhau

Khi nó truyền thông với các Router kế cận thì giao thức định tuyến sẽ qui

định các tập luật mà các Router khác sử dụng

Định tuyến động cho phép Router định hướng một cách thích hợp cho

một gói chạy từ mạng đến mạng dựa vào thông tin đã được cấu hình Router

tham khảo bảng định tuyến của nó và theo các chỉ dẫn cố định được lưu giữ

ở đây để chuyển tiếp gói đến Router khác Các giao thức định tuyến động

cũng có thể định hướng lưu lượng từ cùng một phần qua nhiều đường dẫn

khác nhau trong một mạng để đạt hiệu suất tốt hơn Điều này được gọi là

chia sẻ tải

2.4.1 Các hoạt động của giao thức định tuyến động:

Sự thành công của định tuyến động tùy thuộc vào 2 chức năng cơ bản

của Router:

- Duy trì một bảng định tuyến

- Phân tán tri thức mạng theo định kỳ dưới dạng cập nhật định tuyến

cho các Router khác

Định tuyến động dựa vào một loại giao thức định tuyến để chia sẻ tri

thức mạng cho các Router Một giao thức định tuyến định ra một tập nguyên

tắc được áp dụng vào mỗi Router khi nó thông tin với các Router kế cận

2.4.2 Lợi ích của định tuyến động (Dynamic Routing):

Dynamic Routing hoạt động hiệu quả và phức tạp hơn hai phương

pháp Routing trên (Static và Default Routing), Dynamic Routing sử dụng

các giao thức định tuyến cho phép các Router làm một số chức năng cần

thiết của chúng, bao gồm tìm và xác nhận đường đi, hội tụ theo một qui ước

chung của cấu trúc mạng, với một vài khác biệt trong các tính toán đường

đi Dynamic Routing có thể học được đường đến mạng đích mặc dù nó chưa

biết đường đi đến đó Vì vậy Dynamic Routing sẽ linh hoạt hơn 2 phương

pháp định tuyến nêu trên

Các giao thức định tuyến như RIP, EIGRP, EGRP, OSPF…

2.4.3 Hạn chế và ứng dụng của giao thức định tuyến động (Dynamic

Routing):

Sử dụng Dynamic Routing tốn nhiều tài nguyên CPU, bộ nhớ và băng

thông cho việc liên kết mạng

Dynamic Routing thường dùng trong các hệ thống phức tạp hơn, trong

đó các Router được liên kết với nhau thành một mạng lưới

Ví dụ: như các hệ thống Router cung cấp dịch vụ Internet, hệ thống

của các công ty đa quốc gia

2.4.4 Cấu hình cho định tuyến động (Dynamic Routing):

Router(config)#Ip Routing

CHƯƠNG III

CÁC MÔ HÌNH VÀ CƠ SỞ ĐỂ ĐỊNH TUYẾN

3.1 Sự xác định đường dẫn:

Cho lưu lượng đi xuyên qua mây mạng (Network Cloudy) diễn ra tại

lớp mạng (lớp Network) Chức năng xác định đường dẫn cho phép Router

ước lượng các đường dẫn khả thi để đến đích và thiết lập sự kiểm soát một

gói ưu tiên theo sở thích của Router

Hình 3.1 Sự xác định đường dẫn

Lớp mạng thực hiện phân phối gói từ đầu cuối đến đầu cuối theo lối

tổng lực (Best-Effort) xuyên qua liên mạng Lớp mạng dùng bảng định

tuyến IP để gửi các gói từ mạng nguồn đến mạng đích Sau khi Router xác

định đường dẫn sẽ dùng, nó xử lý chuyển tiếp các gói Khi đó nó sẽ lấy gói

được chấp nhận trên một giao tiếp và chuyển gói này đến một giao tiếp

khác hay Port khác, là nơi bắt đầu của đường dẫn tốt nhất để đưa gói đến

đích

3.2 Sự lựa chọn đường dẫn và chuyển mạch gói:

Một Router chuyển tiếp một gói từ một liên kết dữ liệu này đến một

liên kết dữ liệu khác bằng hai chức năng cơ bản:

- Chức năng xác định đường dẫn

- Chức năng chuyển mạch

Chức năng chuyển mạch cho phép Router chấp nhận một gói đến

trên một giao tiếp và chuyển nó sang một giao tiếp thứ hai Chức năng xác

định đường dẫn cho phép Router chọn giao tiếp thích hợp nhất để chuyển

một gói Phần Node của địa chỉ được dùng bởi Router cuối cùng (Router

được kết nối đến mạng đích) để phân phối đến đúng Host đích của nó

Chức năng chuyển mạch đường dẫn được dùng để di chuyển các gói

xuyên qua một liên mạng Một hệ thống đầu cuối có các gói muốn gởi đến

hệ thống đầu cuối khác Hệ thống đầu cuối hướng Frame đi bằng cách dùng

địa chỉ MAC của hệ thống trung gian

3.3 Các thuật toán sử dụng trong giao thức định tuyến:

Hầu hết các giải thuật định tuyến có thể được chia thành một trong

hai giải thuật cơ bản:

- Distance-vector

- Link-state

3.4 Giao thức định tuyến Distance-vector:

3.4.1 Khái quát:

Định tiến Distance-vector dựa vào các giải thuật định tuyến có cơ sở

hoạt động là khoảng cách véc tơ, theo định kỳ chúng chuyển các bản Copy

của bảng định tuyến từ Router này đến Router kia Các cập nhật thường

xuyên giữa các Router này sẽ thông báo về các thay đổi của Topo mạng

Mỗi Router nhận một bảng định tuyến từ các Router kế cận được nối trực

Routing table

Routing table

Hình 3.2 Mô hình định tuyến Distance-vector

3.4.2 Hoạt động của giao thức Distance-vector:

Các giao thức Distance-vector gửi định kỳ các cập nhật về mạng mà

quá trình định tuyến đã tìm thấy và đưa vào bảng định tuyến Các cập nhật

được gửi trực tiếp vào các Router kế cận kết nối trực tiếp Địa chỉ đích của

các Routing Update là 255.255.255.255 (địa chỉ Broadcast), có nghĩa là tất

cả các Router trên phân đoạn mạng đó sẽ nghe được các Update

Các cập nhật sẽ gửi ra định kỳ sau khi một khoảng thời gian bị hết,

khoảng thời gian (Timer) này sẽ được khởi động lại ngay lập tức sau khi

Router gửi một cập nhật Như vậy giao thức định tuyến Distance-vector sẽ

gửi ra toàn bộ bảng định tuyến đến các kế cận của nó, thiết lập một đồng hồ

thời gian sau một khoảng thời gian xác định trước (30 giây đối với RIPv1) sẽ

gửi ra toàn bộ bảng định tuyến một lần nữa Sau khi nhận được bảng định

tuyến của Router kế cận, Router sẽ cập nhật bảng định tuyến của nó và thay

đổi bảng định tuyến theo các cập nhật mà nó nhận được Do Router sẽ tiếp

tục truyền thông tin mà nó nghe được từ Router kế cận, các giao thức định

tuyến nhóm Distance-vector còn được gọi là “định tuyến theo tin đồn”

3.4.3 Kỹ thuật tránh lặp trong quá trình định tuyến (Solution):

Định tuyến thành vòng hay lặp (Routing Loops) có thể xảy ra nếu sự

hội tụ của mạng diễn ra chậm trên một cấu hình mới, tạo ra các mục định

tuyến không chắc chắn

Hình 3.3 Routing Loop

Các tuyến chạy vòng, chậm hội tụ, định tuyến không nhất quán

- Trước khi Network 1 bị Down thì tất cả Router đđều xem đđường

Route tới Network là GOOD Và Router C nhận đđịnh rằng muốn tới

Network 1 thì phải qua Router B (Metric đây là 3 (ví dụ ta chạy RIP))

- Khi Network 1 bị Down xuống thì Router E mới gửi một bản Update

tới Router A là: Network 1 Down rồi, nhưng Router B, C, D không biết Do

B và D có thể nhận biết đđược Network 1 Down một cách nhanh chóng vì nó

kết nối (Connect) trực tiếp tới Router A nên nhận Update nhanh hơn Tuy

nhiên do C không nhận đđược Update là Network 1 Down nếu vẫn gửi một

bản Update tới B và D là đường tới Network 1 vẫn GOOD Và như thế B và

D Update lại bản Routing Table của mình là Network 1 vẫn GOOD Như thế

là sai vì quá trình này cứ lặp đđi lặp lại (vì Router sẽ gửi lại một Update nói

với B và D rằng: Network 1 vẫn GOOD) ===> Routing Loop

Nguyên nhân: Chúng ta thấy rằng nguyên nhân Routing Loop là B và

D có thể nhận được Update từ A còn C thì không Bởi vì Network 1 “Hội Tụ

Chậm” (Slow Convergence)

Lặp định tuyến có thể xảy ra bởi các Router không được cập nhật

đồng thời, do vậy để tránh và ngăn chặn lặp định tuyến người ta đã đưa ra

những kỷ thuật sau:

3.4.4 Đếm vô thời hạn ( Count To Infinity ):

Như ví dụ đề cập ở trên (Hình 3.3), các cập nhật không hợp lệ của

Network 1 sẽ tiếp tục vòng trừ khi vài quá trình khác dừng nó lại Điều kiện

này, được gọi là đếm vô thời hạn (Count To Infinity), vòng các gói liên tục

trên mạng bất chấp thực tế là mạng đích đã bị cắt Trong khi Router đang

đếm một cách vô thời hạn, thông tin không hợp lệ cho phép một vòng định

tuyến cứ thế tồn tại

* Các vòng định tuyến gia tăng distance-vector

Hình 3.4 Đếm vô thời hạn

3.4.5 Định ra một số tối đa (Maximum Hop Count):

Các giải thuật định tuyến Distance-vector là tự hiệu chỉnh, nhưng bài

toán định tuyến thành vòng có thể yêu cầu đếm vô hạn đầu tiên Để tránh

vấn đề kéo dài thêm, các giao thức Distance-vector định nghĩa vô hạn như

một con số tối đa được chỉ định, con số này căn cứ theo đại lượng định tuyến

(đếm Hop đơn giản)

Với cách tiếp cận này, giao thức định tuyến cho phép vòng định

tuyến cứ tiếp tục cho đến khi đại lượng định tuyến vượt quá giá trị sớm nhất

theo mặc định

3.4.6 Phân chia ranh giới (Split Horizon):

Split Horizon là một kỷ thuật để tránh lặp trong định tuyến, Split

Horizon giảm số thông tin định tuyến không chính xác và chi phí định tuyến

trong một mạng Distance-vector bằng cách đưa ra luật để thông tin không

thể gửi trở lại theo hướng mà nó nhận được