Nghiên cứu giao thức định tuyến OSPF và ứng dụng trong mạng doanh nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CHU VĂN AN  ĐỀ TÀI THỰC TẬP NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG DOANH NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MÃ SỐ: NGUYỄN VĂN NAM Người hướng dẫn đề tài: GV. ĐOÀN ĐÌNH TUYÊN 1 2 Lời nói đầu Trong thời đại ngày nay, công nghệ IP đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực truyền thông. Nó không chỉ được sử dụng để truyền dữ liệu mà còn dùng để truyền các dịch vụ khác như thoại, audio, video, các dịch vụ đa phương tiện Do vậy, các nhà nghiên cứu viễn thông đã tích cực nghiên cứu phát triển công nghệ IP để đáp ứng kịp thời cho các nhu cầu thực tế.Trong đó vấn đề phát triển các giao thức định tuyến trong mạng IP là một vấn để hết sức quan trọng. Một trong những phát minh gần đây nhất về vấn đề này là giao thức OSPF được phát triển bởi nhón đặc trách kỹ thuật Internet IETF. OSPF được phát triển để khắc phục những hạn chế của giao thức định tuyến RIP được phát triển trước đó. Đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu giao thức định tuyến OSP và ứng dụng trong mạng I.Ngoài ra để tài cũng nhắc lại những kiến thức cơ bản nhất về mạng IP để giúp người đọc dễ dàng hơn trong việc tiếp cận với giao thức OSPF. Để tài bao gồm những nội dung sau: Chương 1: Nhắc lại các kiến thức cơ bản về chồng giao thức TCP/IP. Trong đó có tóm tắt các chức năng cơ bản nhất của các lớp, so sánh mô hình TCP/IP với mô hình OSI, và có trình bày một số giao thức thuộc chồng giao thức TCP/IP. Chương 2: Trình bày các kiến thức quan trọng nhất về định tuyến trong mạng IP. Trong đó có nói rõ về định tuyến tĩnh và định tuyến động. Trong phàn định tuyến động, tài liệu trình bày sơ qua về một số giao thức định tuyến quen thuộc nhất là RIP, RIP-2, và OSPF. Chương 3: Đây là chương chính của đề tài. Chương này sẽ trình bày một cách tương đối toàn diện tất cả các vấn đề về OSPF. Đọc xong chương này bạn sẽ có một kiến thức đầy đủ và sâu rộng về giao thức định tuyến OSPF. Chương 4: Nêu một số ứng dung của OSPF trong các mạng IP cỡ lớn và đồng thời cũng trình bày ứng dụng của giao thức định tuyến OSPF trong mạng WAN của công ty ITN. 3 4 MỤC LỤC MỤC LỤC : LỜI MỞ ĐẦU: THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT: 06 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ: 09 CHƯƠNG 1: 12 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THỨC TCP/IP 12 1.1 Hệ thống giao thức TCP/IP 12 1.1.1 Khái niệm TCP/IP 1.1.2 Mô hình củaTCP/IP 14 1.2 Qúa trình đóng gói dữ liệu của TCP/IP 15 1.3 Giao thức IP và địa chỉ IP 15 1.3.1 Giao thức IP 16 1.3.2 Khái niệm địa chỉ IP 17 1.3.2.1 Cấu trúc địa chỉ IP 17 1.3.2.2 Địa chỉ quảng bá 18 1.3.2.3 Địa chỉ Private và địa chỉ Public 18 a Địa chỉ Private 19 b Địa chỉ Public 20 1.4 Kỹ thuật chia VLSM 20 1.5 Lớp Internet 21 1.5.1 Đánh địa chỉ và phân phối 21 1.5.2 Giao thứcInternet IP 23 1.5.3 Giao thức TCP và UDP 20 1.5.4 Giao thức phân giải địa chỉ ARP 24 1.5.5 Giao thức phân giải địa chỉ ngược RARP 24 1.5.6 Giao thức thông điệp điều khiển Internet ICMP 25 1.6 Phân mạng con 25 1.6.1 Cách thức phân chia mạng con 25 1.6.2 Mục đích của việc phân mạng con 25 1.7 NAT 25 CHƯƠNG 2 32 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG 32 2.1 Khái niệm định tuyến 32 2.2 Các yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến định tuyến 32 2.3 Các thiết bị đóng vai trò định tuyến 32 2.4 Phân loại định tuyến 32 2.4.1 Định tuyến tĩnh 32 5 2.4.2 Định tuyến động 32 2.5 Các thuật toán định tuyến 33 2.5.1 Định tuyến Vector khoảng cách 33 2.5.2 Định tuyến theo trạng thái liên kết 33 2.6 Giao thức định tuyến 33 2.6.1 Giao thức định tuyến EGP 33 2.6.2 Các giao thức IGP 33 2.6.2.1 Khái niệm giao thức IGP 33 2.6.2.2 Một giao thức IGP thông dụng 33 a. Giao thức thông tin định tuyến RIP 34 b. Giao thức thông tin định tuyến phiên bản RIPv2 34 CHƯƠNG 3: 37 NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF 37 3.1 Giới thiệu chung về OSPF 37 3.1.1 Khái niệm về định tuyến OSPF 38 3.1.2 Nguyên lý hoạt động của OSPF 38 3.1.2 Ưu điểm và nhược điểm của OSPF 38 3.2. Một số khái niệm sử dụng trong OSPF 39 3.2.1 Giao thức Hello 40 3.2.1.1 Khái niệm giao thức Hello 42 3.2.2 Nguyên lý hoạt động của giao thức Hello 42 3.3 Các loại mạng trong định tuyến OSPF 43 3.3.1 Mạng điểm – điểm 46 3.3.2 Mạng quảng bá 46 3.3.3 Mạng NBMA (Nonbroadcast - Multiaccess 47 3.3.4 Mạng điểm – đa điểm 52 3.4 Giao diện OSPF 55 3.4.1 Cấu trúc dữ liệu giao diện 58 3.4.2 Trạng thái các giao diện 59 3.5 DR và BDR,quá trình bầu chọn DR và BDR 60 3.5.1 DR,BDR 61 3.5.2 Qúa trình bầu chọn DR và BDR 63 3.6 Neighbor 64 3.6.1 Khái niệm Neighbor 65 3.6.2 Cấu trúc dữ liệu của Neighbor 65 3.6.3 Trạng thái các Neighbor 72 3.6.4 Thiết lập mối quan hệ thân mật (Adjacency) của các Neighbor 72 3.7 Area (Vùng) 73 6 3.7.1 Định nghĩa Area 73 3.7.2 Lợi ích khi sử dụng Area 73 3.7.3 Các loại Area 73 3.7.4 Phân chia Area 73 3.7.5 Area sử dụng liên kết ảo 73 3.7.5.1 Định nghĩa liên kết ảo 73 3.7.5.2 Mục đích sử dụng liên kết ảo 73 3.7.6 Are cụt (Stub Area) 74 3.7.6.1 Khái niệm Stub Area 74 3.7.6 .2 Mục đích sử dụng Stub Area 74 3.7.7 Area cụt hoàn toàn (Totally Stubby Area) 74 3.7.8 Not Stub Area (NSSA) 74 3.8 Các loại Router trong Area 75 3.9 Cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết (LSA) 76 3.10 Các loại LSA 76 3.11 Các loại đường trong định tuyến OSPF 76 3.12 Bảng định tuyến 76 3.13 Tra bảng định tuyến 76 CHƯƠNG 4: 77 ỨNG DỤNG ĐỊNH TUYẾN OSPF TRONG MẠNG DOANH NGHIỆP 77 4.1 Giới thiệu những ứng dụng của định tuyến OSPF 77 4.1.1 Mô hình phân cấp 77 4.1.2 Các lớp trong mô hình phân cấp 78 a. Lớp lõi 78 b. Lớp phân phối 78 c. Lớp truy nhập 78 4.1.3 Tính năng của mạng phân cấp 79 4.2 Ứng dụng định tuyến OSPF với việc cân bằng tải 80 4.2.1 Định tuyến đa đường 80 4.2.2 Cân bằng tải trong định tuyến OSPF 82 4.3 Ứng dụng định tuyến OSPF trong mạng WAN của công ty ITN 88 4.3.1 Sơ đổ mạng WAN của công ty ITN 4.31.1 Sơ đồ tổng quát 4.3.1.2 Sơ đổ phân lớp 4.3.1.3 Sơ đồ bảo mật trong mạng nội bộ của công ty 4.3.2 Quy hoạch địa chỉ IP 4.3.3 Cấu hình mạng WAN cho công ty ITN 7 THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 8 9 Reverse Address Resolution Protocol Giao th ứ c phân gi ả i đ ị a ng ượ c IS-IS Intermediate System to Intermediate System ISPs Internet Service Providers Nhà cung c ấ p d ị ch v ụ Internet. LAN Local Area Network M ạ ng c ụ c b ộ LDP Label Distribute Protocol Giao th ứ c phân b ổ nhãn. LLC Logical Link Control Đi ề u khi ể n liên k ế t lu ậ n lý LSA Link State Advertisement Gói qu ả ng cáo tr ạ ng thái liên k ế t. LSR Label Switch Router Router chuy ể n m ạ ch nhãn. MAC Media Access Control Đi ề u khi ể n truy xu ấ t môi tr ườ ng MPLS Multiprotocol Label SwitchinG Chuy ể n m ạ ch nhãn đ a giao th ứ c. M S Master/Slave Ch ủ /T ớ N AT Network Address Translation Biên d ị ch đ ị a ch ỉ m ạ ng APIs Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ASBR Autonomous System Boudary Router Router biên giới độc lập BDR Backup Designated Router Router dự phòng BOOTP Boot Programe Chương trình khổ động CIDR Classless Internet Domain Routing Định tuyến tên miền không phân lớp CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect Đa truy cập cảm nhận sóng mang/ Phát hiện xung đột DD Database Description Mô tả cơ sở dữ liệu DR Designated Router Router chính EGP Exterior Gateway Protocol FDDI Fiber Distributed Data Interface FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp tin ICMP Internet Control Message Protocol Giao th ứ c thông đ i ệ p đ i ề u khi ể n IE Input Event Bi ế n c ố đ ầ u vào IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đ ặ c trách kĩ thu ậ t Internet. IG Interior Gateway Protocol IP Internet Protocol Giao th ứ c Internet DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Chương 1 Hình 1.1 Các lớp trong mô hình TCP/IP: 12 Hình 1.2 Qúa trình đóng gói dữ liệu: 13 Hình 1.3 Cấu trúc các lớp địa chỉ IP: 13 Hình 1.4 Địa chỉ mạng con: 16 Hình 1.5 : 19 Chương 3 Hình 3.1 39 Hình 3.2 40 Hình 3.3 Sự chuyển đổi giứa các trạng thái giao diện OSPF: 43 Hình 3.4 Sự chuyển đổi trạng thái từ Dow sang Full: 47 Hình 3.5 Sự chuyển đổi trạng thái từ Init sang Full: 48 Hình 3. 6 Ví dụ quá trình đồng bộ cơ sở dữ liệu: 53 Hình 3.7 Mô tả các Router liên kết với nhau: 55 Hình 3.8 Các LSA được truyền qua Adjacency trong các gói cập nhật trạng thái liên kết: 56 Hình 3.9 Tràn lụt gói trong mạng quảng bá: 57 Hình 3.10 Sự phân chia của Area: 60 Hình 3.11 Sự phân chia của Area Backbone: 61 Hình 3.12 Liên kết ảo nối Area 1 với Area 0 qua Area 12: 62 Hình 3.13 Liên kết ảo nối hai phần của Backbone qua Area 3: 62 Hình 3.14 Các loại Router: 63 10 IS-IS Intermediate System to Intermediate System ISPs Internet Service Providers Nhà cung c ấ p d ị ch v ụ Internet. LAN Local Area Network M ạ ng c ụ c b ộ LDP Label Distribute Protocol Giao th ứ c phân b ổ nhãn. LLC Logical Link Control Đi ề u khi ể n liên k ế t lu ậ n lý LSA Link State Advertisement Gói qu ả ng cáo tr ạ ng thái liên k ế t. LSR Label Switch Router Router chuy ể n m ạ ch nhãn. MAC Media Access Control Đi ề u khi ể n truy xu ấ t môi tr ườ ng MPLS Multiprotocol Label SwitchinG Chuy ể n m ạ ch nhãn đ a giao th ứ c. M S Master/Slave Ch ủ /T ớ N AT Network Address Translation Biên d ị ch đ ị a ch ỉ m ạ ng [...]... RIP, OSPF, IS – IS … Sau đây sẽ trình bày một số giao thức định tuyến IGP thông dụng 2.6.2.2 Một số giao thức định tuyến IGP thông dụng a Giao thức thông tin định tuyến (RIP) Giao thức định tuyến RIP là phiên bản 1 nhận được từ giao thức định tuyến của hệ thống mạng Xerox, RIP sử dụng một thuật toán Vector khoảng cách mà đường xác định đường tốt nhất bằng sử dụng metric bước nhảy Khi được sử dụng trong. .. mỗi khi thông tin định tuyến đi qua một Router khác) 2.6 Giao thức định tuyến 2.6.1 Giao thức định tuyến EGP Các EGP định tuyến dữ liệu giữa các hệ thống tự trị (autonomous systems) Mốt ví dụ của EGP là BGP ( Border Gateway Protocol), là giao thức định tuyến bên ngoài chủ yếu của Internet 2.6.2 Các giao thức IGP 2.6.2.1 Khái niệm giao thức IGP IGP là giao thức định tuyến dữ liệu bên trong một hệ thống... ở giao thức vector khoảng cách Việc hỗ trợ các tính năng này đã khiến cho OSPF trở thành một giao thức định tuyến đước sử dụng rộng rãi nhất trong các mội trường mạng lớn Trong thực tế, RFC 1812 (đưa ra các yêu cầu cho bộ định 25 tuyến IPv4) – đã xác định giao thức OSPF là giao thức định tuyến động duy nhất cần thiết Sau đây sẽ liệt kê các tính năng đã tạo nên thành công của giao thức này: 3.1.1 OSPF. .. tại trong RIP – 2 CHƯƠNG 3 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF 3.1 Giới thiệu chung về OSPF Giao thức OSPF (Open Shotest Path First) là mộ giao thức cổng trong Nó được phát triển để khắc phục những hạn chế của giao thức RIP Bắt đầu được xây dựng vào năm 1988 và hoàn thành vào năm 1991, các phiên bản cập nhật của giao thức này hiện nay vẫn được phát hành Tài liệu mới nhất hiện nay của chuẩn OSPF là RFC 2328 OSPF. .. lý nhiều loại giao thức, thường với chi phí phụ thêm cho mỗi giao thức • Gateway Gateway cho phép nối ghép hai loại giao thức với nhau Ví dụ: mạng của bạn sử dụng giao thức IP và mạng của ai đó sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, SNA… hoặc một giao thức nào đó thì Gateway sẽ chuyển đổi từ loại giao thức này sang loại khác 22 Qua Gateway, các máy tính trong các mạng sử dụng các giao thức khác nhau... chồng giao thức từ trên xuống dưới, mỗi lớp sẽ có một số thông tin thích hợp gọi là tiêu để ( header) gắn vào dữ liệu, tạo thành đơn vị dữ liệu giao thức PDU (Protocol Data Unit) của lớp tương ứng Quá trình đóng dữ liệu được mô tả như sau Hình 1.2 Qúa trình đóng gói dữ liệu 1.3 Giao thức IP và Địa chỉ IP 1.3.1 Giao thức IP Giao thức IP là một giao thức hướng dữ liệu được sử dụng bởi các máy chủ nguồn và. .. cách (còn được gọi là định tuyến Bellman Ford) là một phương pháp định tuyến đơn giản, hiệu quả và được sử dụng trong nhiều giao thức định tuyến như RIP (Routing Information Protocol), RIP2 (RIP version 2), OSPF (Open Shortest Path First) Vector khoảng cách được thiết kế để giảm tối đa sự liên lạc giữa các Router cũng như lượng dữ liệu trong bảng định tuyến Bản chất của định tuyến vector khoảng cách... là một dạng định tuyến mà khi được cấu hình ở dạng này, Router sẽ sử dụng những giao thức định tuyến như RIP(Routing Information Protocol), OSPF( Open Shortest Path Frist), IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)… để thực thi việc định tuyến một cách tự động (Automatically) mà bạn không phải cấu hình trực tiếp bằng tay 2.5 Các thuật toán định tuyến 2.5.1 Định tuyến Vector khoảng cách Định tuyến vector... nên ngày càng phổ biến trong các mạng cục bộ và mạng Internet CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG 20 2.1 Khái niện định tuyến Định tuyến (Routing) là 1 quá trình mà Router thực thi và sử dụng để chuyển một gói tin(Packet) từ một địa chỉ nguồn (soucre) đến một địa chỉ đích (destination) trong mạng .Trong quá trình này Router phải dựa vào những thông tin đinh tuyến để đưa ra những quyết định nhằm chuyển gói... không chỉ phân biệt các giao thức mà còn còn có thể phân biệt ứng dụng như cách bạn chuyển thư điện tử từ mạng này sang mạng khác, chuyển đổi một phiên làm việc từ xa 2.4 Phân loại định tuyến 2.4.1 Định tuyến tĩnh Định tuyến tĩnh (Static Route) là 1 quá trình định tuyến mà để thực hiện phải cấu hình bằng tay(manually) từng địa chỉ đích cụ thể cho Router 2.4.2 Định tuyến động Định tuyến động (Dynamic Route) . đường trong định tuyến OSPF 76 3.12 Bảng định tuyến 76 3.13 Tra bảng định tuyến 76 CHƯƠNG 4: 77 ỨNG DỤNG ĐỊNH TUYẾN OSPF TRONG MẠNG DOANH NGHIỆP 77 4.1 Giới thiệu những ứng dụng của định tuyến OSPF. 33 2.6 Giao thức định tuyến 33 2.6.1 Giao thức định tuyến EGP 33 2.6.2 Các giao thức IGP 33 2.6.2.1 Khái niệm giao thức IGP 33 2.6.2.2 Một giao thức IGP thông dụng 33 a. Giao thức thông tin định tuyến. tuyến RIP 34 b. Giao thức thông tin định tuyến phiên bản RIPv2 34 CHƯƠNG 3: 37 NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF 37 3.1 Giới thiệu chung về OSPF 37 3.1.1 Khái niệm về định tuyến OSPF 38 3.1.2