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

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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG 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

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.

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

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

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

CIDR Classless Internet Domain Routing Định tuyến tên miền không

phân lớpCSMA/CD Carrier Sense Multiple

Access/Collision Detect

Đa truy cập cảm nhận sóng mang/ Phát hiện xung đột

EGP Exterior Gateway Protocol

FDDI Fiber Distributed Data Interface

FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp tin

ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức thông điệp điều

khiển

IE Input Event Biến cố đầu vào

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc trách kĩ thuật

Internet.

IG Interior Gateway Protocol

IS-IS Intermediate System to Intermediate

System

ISPs Internet Service Providers Nhà cung cấp dịch vụ

Internet

LSA Link State Advertisement Gói quảng cáo trạng thái

liên kết

trường

MPLS Multiprotocol Label SwitchinG Chuyển mạch nhãn đa giao

thức

NAT Network Address Translation Biên dịch địa chỉ mạng

NBMA Non Broadcast Multiaccess Đa truy nhập không quảng

bá

OSI Open Systems Interconnection Mô hình liên kết hệ thống

đấu nốiOSPF Open Shortest Path First Giao thức ưu tiên đường đi

ngắn

RAP Reverse Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa ngược

RIP Routing Information Protocol

Giao thức thông tin định tuyến

SPF

Shortest Path First Giao thức điều khiển truyền dẫnTCP

TransportControl Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

UDP User Datagrame Protocol Giao thức dữ liệu người dùng.

VLSM Variable Length Subnet Mask Mặt nạ mạng con có chiều

dài biến đổi

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

Hình 3.15 Router LSA mô tả tất cả giao diện của Router: 66

Hình 3.16 Mạng LSA mô tả mạng đa truy nhập và tất cả các Router gắn vào mạng: 67

Hình 3.17 Các Network Summary LSA mô tả các đích liên miền: 68

Hình 3.18 ASBR Summary LSA quảng cáo các tuyến nối tới ASBR: 69

Hình 3.19 AS External LSA quảng cáo các đích bên ngoài vào hệ thống độc lập: 70

Hình 3.20 Có thể tiết kiệm được bộ nhớ và cải thiện hoạt động bằng cách cấu hình Area 2 là một Stub area: 72

Hình 3.21 : 73

Hình 3.22: 74

Hình 3.23 Các loại đường: 75

Chương 4 Hình 4.1 Mô hình mạng phân cấp 3 lớp: 80

Hình 4.2 Mạng phân cấp: 80

Hình 4.3 Đường đi của gói tin: 80

Hình 4.4 Cân bằng tải trong OSPF: 82

Hình 4.5 Kiến trúc cơ bản của một node MPLS: 84

Hình 4.6 Kiến trúc LSA cạnh: 85

Hình 4.7 Qúa trình truyền gói tin trong miền MPLS: 85

Hình 4.8 Vai trò của MPLS trong mạng IP cỡ lớn: 86

Hình 4.9 Sự kết hợp giữa LDP và OSPF: 87

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THỨC TCP/IP

1.1.2 Mô hình của TCP/IP

Mô hình TCP/IP được phân thành 4 lớp, mỗi lớp thực hiện các nhiệm vụ riêng biệt

Hình 1.1 Các lớp trong mô hình TCP/IP

Chức năng các lớp:

a Lớp ứng dụng (Application layer): Cung cấp các ứng dụng cho việc xử lý sự

cố mạng, truyền tập tin, điều khiển từ xa, và các hoạt động Internet Lớp nàycũng hỗ trợ cho các giao tiếp lập trình ứng dụng (Application ProgrammingInterface - APIs) cho phép các chương trình viết trên một môi trường cụ thể đểtruy cập mạng

 Lớp vận chuyển (Transport layer): Cung cấp các chức năng điều khiểnluồng,kiểm soát lỗi và dịch vụ báo nhận cho liên mạng Hoạt động như mộtgiao tiếp cho các ứng dụng mạng

 Lớp Internet (Internet layer): Cung cấp chức năng đánh địa chỉ luận lý, độclậpphần cứng mà nhờ đó dữ liệu có thể di chuyển giữa các mạng con có cáckiến trúc vật lý khác nhau Cung cấp các chức năng định tuyến để giảm lưulượng và hỗ trợ phân bố dọc theo liên mạng Liên kết các địa chỉ vật lý với cácđịa chỉ luận lý

Lớp ứng dụngLớp vận chuyểnLớp InternetLớp truy cập mạng

 Lớp truy cập mạng (Network Access layer): Cung cấp một giao tiếp với mạngvật lý Các định dạng dữ liệu cho môi trường truyền và các địa chỉ dữ liệu chomạng con (subnet) được dự trên các địa chỉ phần cứng vật lý Cung cấp kiểmsoát lỗi cho dữ liệu phân bố trên mạng vật lý.

1.2 Qúa trình đóng gói dữ liệu của TCP/IP

Trong quá trình truyền dữ liệu mỗi lớp đòi hỏi các dịch vụ cần thiết để thực hiện vài tròcủa nó Khi truyền, dữ liệu đi xuyên qua từng lớp của 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, tạothành đơn vị dữ liệu giao thức PDU (Protocol Data Unit) của lớp tương ứng

Quá trình đóng dữ liệu được mô tả như sau

Địa chỉ IP là một số nguyên 32 bit, thường được biểu diễn dưới dạng 4 số nguyên cách nhau bởi dấu chấm Một số nguyên trong địa chỉ IP là một byte, thường được gọi là một octec (8 bits).

1.3.1.2 Cấu trúc của địa chỉ IP

Một địa chỉ IP là một địa chỉ nhị phân 32 bit Địa chỉ 32 bit này được phân chia thành 4đoạn 8 bit được gọi là octet

Mỗi phần của địa chỉ IP được sử dụng để định danh mạng, và một phần của địa chỉ được

sử dụng cho định danh host Có 5 lớp địa chỉ sau:

 Các địa chỉ lớp A – 8 bit đầu tiên của địa chỉ IP được sử dụng cho địnhdanh mạng 24 bit cuối cùng được sử dụng cho định danh host

 Các địa chỉ lớp B – 16 bit đầu tiên của địa chỉ IP được sử dụng cho địnhdanh địa chỉ mạng, 16 bit tiếp theo dịnh danh cho host

 Các địa chỉ lớp C – 24 bit đầu tiên của địa chỉ IP được sử dụng định danhmạng cà 8 bit cuối định danh host

 Các địa chỉ lớp D – 4 bit đầu tiên bên trái của địa chỉ mạng lớp D luôn bắtđầu với dạng nhị phân 1110 Địa chỉ lớp D sử dụng cho truyênMulticasting

 Các địa chỉ lớp E – 5 bit bên trái đầu tiên của một mạng lớp E luôn bắtđầu với mẫu nhị phân 11110 Địa chỉ lớp E dùng để dự phòng trong tươnglai

Địa chỉ quảng bá (broadcast): Là địa chỉ mà khi thông tin gửi tới địa chỉ đó, địa chỉ chỉ đó

sẽ gửi thông tin tới tất cả các máy trong mạng

1.3.1.4 Địa chỉ Private và địa chỉ Public

Là địa chỉ được dùng trong mạng nội bộ Địa chỉ này không được phép có mặt tại Internet.

b Địa chỉ Public

Là địa chỉ sử dụng trong mạng Internet

1.3.1.5 Subnet và kỹ thuật chia Subnet

a Subnet là gì

Một mạng lớn được chia thành nhiều mạng nhỏ hơn gọi là Subnet

b Kỹ thuật chia Subnet

Để tạo ra một địa chỉ mạng con, người quản trị mạng mượn các bit từ gốc và gán chúngnhư là Subnet ID Số bit tối thiểu có thể mượn là 2 Số bit tối đa có thể mượn sao cho còn

để lại ít nhất 2 bit cho chỉ số host

1.4 Kỹ thuật VLSM (Variable-Length Subnet Mask)

Trong khi chia subnet cho địa chỉ mạng IP, subnet đầu tiên và subnet cuối cùng đượckhuyến cáo là không sử dụng Điều này dẫn đến lãng phí địa chỉ trong hai subnet này.Với VLSM, chúng ta có thể tận dụng subnet đầu tiên và subnet cuối cùng này VLSMcho phép một tổ chức có thể sử dụng chiều dài subnet mask khác nhau trong một địa chỉmạng lớn VLSM còn được gọi là “ chia subnet trong một subnet lớn” giúp tận dụng tối

đa không gian địa chỉ

1.5 Lớp Internet

1.5.1 Đánh địa chỉ và phân phối

Một máy tính thông tin với nhau thông qua một thiết bị giao tiếp mạng như card tươngthích mạng Thíêt bị giao tiếp mạng có một địa chỉ vật lý duy nhất và được thiết kế đểnhận dữ liệu đến địa chỉ vật lý đó.Địa chỉ vật lý này được ghi vào card mạng khi nó đượcchế tạo.Một thiết bị như một card ethernet không biết bất kỳ chi tiết nào của các lớp giaothức bên trên.Nó không biết địa chỉ IP của nó và cũng không biết một khung đến đượcgửi từ đâu Nó chỉ lắng nghe các khung đang tới, chờ một khung có địa chỉ là địa chỉ vật

lý của chính nó, và chuyển khung đó ngược lên trên chồng giao thức

Sự phân phối địa chỉ vật lý này làm việc rất tốt trên một đoạn LAN riêng biệt Một mạngbao gồm chỉ một ít máy tính trên một môi trường liên tục có thể hoạt động mà không cần

gì khác ngoài địa chỉ vật lý Dữ liệu có thể chuyển trực tiếp từ bộ tương thích này đến bộtương thích khác mà chỉ cần sử dụng các giao thức mức thấp liên quan với mức truy cậpmạng Không may, trên một mạng định tuyên không thể phân phối dữ liệu bằng địa chỉvật lý Các thủ tục tìm ra đích đến dùng cho việc phân phối bằng địa chỉ vật lý lại khônghoạt động được thông qua giao

tiếp Router Cho dù chúng có thực hiện được thì việc phân phối bằng địa chỉ vật lý sẽcồng kềnh vì địa chỉ vật lý cố định vào trong thẻ mạng không cho phép bạn áp đặt mộtcấu trúc luận lý trên không gian địa chỉ

Vì thế TCP/IP sẽ làm cho địa chỉ vật lý trở nên vô hình và thay thế vào đó nó tổ chứcmạng theo một sơ đồ đánh địa chỉ phân lớp và luận lý Sơ đồ đánh địa chỉ luận lý đượcduy trì bởi giao thức IP ở lớp Internet Địa chỉ luận lý được gọi là địa chỉ IP.

Một giao thức lớp internet khác gọi là giao thức phân giải địa chỉ (address resolutionprotôcl - ARP) hình thành tập hợp một ánh xạ các địa chỉ vào các địa chỉ vật lý

Trên một mạng định tuyến, phần mềm TCP/IP sử dụng chiến lược sau để gửi dữ liệu trênmạng:

1 Nếu địa chỉ đích trên cùng một đoạn mạng với máy tính nguồn, máy tính nguồngửi gói tin trực tiếp đến đích Địa chỉ IP được phân giải sang một địa chỉ vật lý sửdụng ARP và dữ liệu được hướng tới bộ tương thích mạng đích

2 Nếu địa chỉ đích trên môt đoạn mạng khác với máy tính nguồn, các tiến trình saubắt đầu:

a Datagram được đưa tới Gateway Gateway là thiết bị trên đoạn mạng cục bộ

có thể chuyển tiếp tới một datagram đến các đoạn mạng khác Địa chỉGateway được phân giải sang địa chỉ vật lý sử dụng ARP, và dữ liệu được gửiđến bộ tương thích mạng của Gateway

b Datagram được định tuyến qua Gateway đến một đoạn mạng mức cao hơn( hình 1.8) ở đó tiến trình được lập lại Nếu địa chỉ đích nằm trên đoạn mạngmới này, dữ liệu được truyển tới đích của nó Nếu không, datagram được gửiđến một gateway khác

c Datagram đi qua chuỗi các Gateway đến đến đoạn đích, ở đó địa chỉ IP đíchánh xạ đến một địa chỉ vật lý sử dụng ARP và dữ liệu được hướng đến bộtương thích mạng đích

Do đó, các giao thức lớp Internet phải có thể:

 Xác định được bất kỳ máy tính nào trên mạng

 Cung cấp một phương tiện để xác địn khi nào thông điệp phải được truyền qua một Gateway

 Cung cấp một phương tiện để xác định đoạn mạng đích độc lập sao cho

datagram sẽ đi qua các Router đến đúng đoạn mạng một cách hiệu quả

1.5.2 Giao thức Internet

Giao thức Internet – Internet Protocol (IP) là giao thức cũng cấp một hệ thống đánh địachỉ có phân cấp, độc lập phần cứng và đưa ra các dịch vụ cần thiết cho việc phân phối dữliệu trên một mạng định tuyến phức tạp Mỗi tương thích mạng trên một mạng TCP/IP cóđịa chỉ IP duy nhất

1.5.3 Giao thức TCP và UDP

1.5.3.1 TCP

Định nghĩa TCP: TCP là một giao thức hướng kết nối, cung cấp khả năng điều khiển lỗi

và điều khiển luồng bao quát

Các tính năng quan trong của TCP:

 TCP là một giao thức hướng kết nối

 Xử lý định hướng luồng, TCP xử lý dữ liệu trong một luồng.Hay nói cách khác, ởmột thời điểm, TCP có thể chấp nhận dữ liệu một byte hơn là một khối dữ liệuđược định dạng trước TCP chia sẽ dữ liệu thành nhiều đoạn và có chiều dài khácnhau như trước khi chuyền qua lớp Internet

 Sắp xếp lại thứ tự: Nếu dữ liệu đến không theo thứ tự, TCP phải có khả năng sắpxếp lại dữ liệu theo đúng thứ tự ban đầu

 Điều khiển luồng: Chức năng điều khiển luồng của TCP đảm bảo việc truyền dữliệu không bị sai hoặc bị tràn qua dung lượng nhận Việc này đặc biệt được chútrọng trong điều khiển môi trường thay đổi với nhiều sự khác biệt về tốc độ xử lýCPU và kích thước bộ đệm

 Thứ tự ưu tiên và sự bảo mật: Mức độ ưu tiên và bảo mật có thể được thiết lập chocác kết nối TCP Tuy nhiên nhiều trình tự thực thi TCP không cấp những tínhnăng này

 Đóng kết nối an toàn: Việc kết nối của TCP cũng được thực hiện cẩn thận như lúckhởi tạo kết nối Chức năng này đảm bảo tất cả các đoạn dữ liệu được gửi và nhậntrước khi kết nối bị đóng

1.5.4 Giao thức phân giải địa chỉ ARP

Như trong phần trước chương này, các máy tính trên một mạng cục bộ sử dụng giao thứclớp Internet được gọi là giao thức phân giải địa chỉ - Address Resolution Protocol (ARP)

để ánh xạ các địa chỉ IP vào các địa chỉ vật lý Một host phải biết địa chỉ vật lý của bộtương thích mạng đích để gửi bất kỳ dữ liệu nào đến đích nó Vì lý do này mà ARP làmột giao thức rất quan trong Tuy nhiên TCP/IP được thực hiện theo cách thức sao choARP và tất cả các chi tiết của việc chuyển đổi địa chỉ hầu như vô hình đối với ngườidùng Bộ tương thích mạng được xác định bởi địa chỉ IP của nó Địa chỉ IP được ánh xạđến một địa chỉ vật lý để một thông điệp đến đích của nó

Mối host trên một đoạn mạng duy trì một bảng trong bộ nhớ được gọi là bảng ARP hay

bộ nhớ nhanh ARP (ARP cache) ARP cache liên kết các địa chỉ IP của các host khác trênđoạn mạng với các địa chỉ vật lý Khi một host khác gửi dữ liệu đến một host khác trênđoạn mạng, host kiểm tra bảng ARP để xác định địa chỉ vật lý của nơi nhận Bảng ARPđược hình thành một cách tự động Nếu địa chỉ nhận dữ liệu hiện không được liệt kêtrong bảng ARP, host gửi broadcast được gọi là một khung yêu cầu ARP

Khung yêu cầu ARP chứa địa chỉ chưa được phân giải Khung yêu cầu ARP cũng chứađịa chỉ IP, và host có địa chỉ IP chưa phân giải hồi đáp bằng cách gửi địa chỉ vật lý của nóđến host gửi yêu cầu Anh xạ địa chỉ IP và địa chỉ vật lý được thêm vào bảng ARP củahost yêu cầu

Thông thường, các mục trong bảng ARP sẽ hết hạn sau một khoảng thời gian định trước.Khi thời gian sống của một mục ARP kết thúc, mục đó sẽ bị loại khỏi bảng Tiến trìnhphân giải bắt đầu lại khi mà host cần gửi dữ liệu đến địa chỉ IP của mục đã bị loại bỏ

1.5.5 Giao thức phân giải địa chỉ ngược RARP

RARP là viết tắt của Reverse ARP, nó trái ngược với ARP, ARP đước sử dụng khi bíêtđịa chỉ IP nhưng không biết địa chỉ vật lý, RARP được sử dụng khi biết địa chỉ vật lýnhưng không biết địa chỉ IP, RARP thường được sử dụng kết hợp với giao thức BOOTP

để khởi động các trạm làm việc không có ổ đĩa

BOOTP ( boot PROM) - Nhiều bộ tương thích mạng có một khe cắm trống để thêm mộtmạng tích hợp được gọi là một Rom boot

Chương trình bootPROM khi máy tính được bật nguồn Nó tải một hệ điều hành vàomáy tính bằng cách đọc từ một máy chủ mạng thay vì một ổ đĩa cục bộ Hệ điều hànhđược tải tới thiết bị BOOTP được cấu hình trước một địa chỉ IP cụ thể

1.5.6 Giao thức thông điệp điều khiển Internet ICMP

Dữ liệu gửi đến một máy tính ở xa thường đi qua một hay nhiều Router, các Router này

có thể gặp một số vấn đề trong việc gởi thông điệp đến đích cuối cùng của nó CácRouter sử dụng các thông điệp ICMP (Internet Control Message Protocol) để thông báocho IP nguồn về các vấn đề này ICMP cũng được dùng cho các chức năng chuẩn đoán

và xử lý sự cố khác

1.6 Phân mạng con

1.6.1 Cách thức phân mạng con

Các chuyên viên quản trị mạng đôi khi cần chia các mạng, đặc biết là các mạng lớn thànhcác mạng nhỏ hơn Các mạng nhỏ hơn này được gọi là các mạng con (subnet) và đượcthực hiện đánh địa chỉ khá linh hoạt.

Hình

1.4 Địa chỉ mạng con

Để tạo ra một địa chỉ mạng con, người quản trị mạng mượn các bit từ gốc và gán chúngnhư là Subnet ID Số bit tối thiểu có thể mượn là 2 Số bit tối đa có thể mượn sao cho còn

để lại ít nhất 2 bit cho chỉ số host

1.6.2 Mục đích của việc phân mạng con.

Lý do cho cần dùng mạng con là để giảm kích thước một miền quảng bá Hoạt động quản

bá gửi đến tất cả các host trên mạng hay mạng con Khi tải quảng bá bắt đầu tiêu thụ quánhiều băng thông có sẵn, các chuyên viên quản trị mạng có thể chọn mạng con để giảmkích thược của miền quảng bá

1.7 NAT (Network Address Translation)

Thiết bị chuyển đổi địa chỉ mạng (NAT) sẽ làm ẩn đi những chi tiết của mạng cục bộ vàche dấu sự tồn tại của mạng cục bộ Thiết bị NAT có vị trí như là môt Gateway kết nốicác máy tính trong mạng cục bộ vào Internet Đằng sau thiết bị NAT, mạng cục bộ có thể

sử dụng bất kỳ không gian địa chỉ nào Thiết bị NAT hoạt động như một sự uỷ quyền củamạng cục bộ trên mạng Internet Khi một máy tính cục bộ cố gắng thực hiện kết nối đếnmột địa chỉ Internet, thiết bị NAT sẽ thực hiện việc nối đó

Hình 1.5 Một thiết bị chuyển đổi địa chỉ mạng

Một thiết bị NAT sẽ làm tăng tính bảo mật của mạng bởi gói tin nó có thể ngăn chặn sựtấn cong từ bên ngoài vào mạng cục bộ Đối với mạng bên ngoài, thiết bị NAT giống nhưmột máy tính đơn được kết nối Internet Nếu kẻ tấn công biết được địa chỉ của một máyNet ID Subnet ID Host ID

trong mạng cục bộ, hắn cũng không thêt mở một kết nối đến mạng cục bộ độc lập khácvới không gian địa chỉ của Internet Một thiết bị NAT cũng sẽ tiết kiệm được số lượngđịa chỉ Internet cần thiết cho một tổ chức Tất cả những ưu điểm trên làm cho thiết bịNAT trở nên ngày càng phổ biến trong các mạng cục bộ và mạng Internet.

CHƯƠNG 2ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG

2.1 Khái niện định tuyến

Định tuyến (Routing) là 1 quá trình mà Router thực thi và sử dụng để chuyển một góitin(Packet) từ một địa chỉ nguồn (soucre) đến một địa chỉ đích (destination) trongmạng.Trong quá trình này Router phải dựa vào những thông tin đinh tuyến để đưa ranhững quyết định nhằm chuyển gói tin đến những địa chỉ đích đã định trước

2.2 Các yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến định tuyến

 Banwicth:Giá trị băng thông được sử dụng trong tính toán là băng thôngchậm nhất trong các đường từ nguồn tới đích

 Delay: độ chễ được sử dụng trong tính toán là tổng của các giá trị chễ trongđường

 Metric:Đây là giá trị trên tuyến đường mà nó học được từ nguồn tới đích qua

bao nhiêu router, nếu giá trị càng thấp thì thông tin nó học được từ Routerđích càng gần vơi nó

 MTU: Là kích thước gói tinh.MTU tiêu chuẩn là 1500 vì kích thước tối đacủa khung Ethernet là 1541 byte

2.3 Các thiết bị đóng vai trò định tuyến

 Hub

Hub được coi là một Repeater có nhiều cổng Một Hub có từ 4 đến 24 cổng và cóthể còn nhiều hơn Trong phần lớn các trường hợp, Hub được sử dụng trong cácmạng 10BASE-T hay 100BASE-T Khi cấu hình mạng là hình sao (Star topology),Hub đóng vai trò là trung tâm của mạng Với một Hub, khi thông tin vào từ mộtcổng và sẽ được đưa đến tất cả các cổng khác

Hub có 2 loại là Active Hub và Smart Hub Active Hub là loại Hub được dùng phổbiến, cần được cấp nguồn khi hoạt động, được sử dụng để khuếch đại tín hiệu đến

và cho tín hiệu ra những cổng còn lại, đảm bảo mức tín hiệu cần thiết Smart Hub(Intelligent Hub) có chức năng tương tự như Active Hub, nhưng có tích hợp thêmchip có khả năng tự động dò lỗi – rất hữu ích trong trường hợp dò tìm và phát hiệnlỗi trong mạng

 Bridge:

Bridge là thiết bị mạng thuộc lớp 2 của mô hình OSI (Data Link Layer) Bridgeđược sử dụng để ghép nối 2 mạng để tạo thành một mạng lớn duy nhất Bridgeđược sử dụng phổ biến để làm cầu nối giữa hai mạng Ethernet Bridge quan sát các

gói tin (packet) trên mọi mạng Khi thấy một gói tin từ một máy tính thuộc mạngnày chuyển tới một máy tính trên mạng khác, Bridge sẽ sao chép và gửi gói tin nàytới mạng đích.

 Switch

Switch là chính là một Bridge có nhiều cổng Trong khi một Bridge chỉ có 2 cổng

để liên kết được 2 segment mạng với nhau, thì Switch lại có khả năng kết nối đượcnhiều segment lại với nhau tuỳ thuộc vào số cổng (port) trên Switch Cũng giốngnhư Bridge, Switch cũng “học” thông tin của mạng thông qua các gói tin (packet)

mà nó nhận được từ các máy trong mạng Switch sử dụng các thông tin này để xâydựng lên bảng Switch, bảng này cung cấp thông tin giúp các gói thông tin đếnđúng địa chỉ

Trong các giao tiếp dữ liệu, Switch thường có 2 chức năng chính là chuyển cáckhung dữ liệu từ nguồn đến đích, và xây dựng các bảng Switch Switch hoạt động

ở tốc độ cao hơn nhiều so với Repeater và có thể cung cấp nhiều chức năng hơnnhư khả năng tạo mạng LAN ảo (VLAN

Nhược điểm của Router: Router chậm hơn Bridge vì chúng đòi hỏi nhiều tính toánhơn để tìm ra cách dẫn đường cho các gói tin, đặc biệt khi các mạng kết nối vớinhau không cùng tốc độ Một mạng hoạt động nhanh có thể phát các gói tin nhanhhơn nhiều so với một mạng chậm và có thể gây ra sự nghẽn mạng Do đó, Router

có thể yêu cầu máy tính gửi các gói tin đến chậm hơn Một vấn đề khác là cácRouter có đặc điểm chuyên biệt theo giao thức – tức là, cách một máy tính kết nốimạng giao tiếp với một router IP thì sẽ khác biệt với cách nó giao tiếp với mộtrouter Novell hay DECnet Hiện nay vấn đề này được giải quyết bởi một mạngbiết đường dẫn của mọi loại mạng được biết đến Tất cả các router thương mại đều

có thể xử 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 dụnggiao thức IP và mạng của ai đó sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, SNA… hoặcmột giao thức nào đó thì Gateway sẽ chuyển đổi từ loại giao thức này sang loại khác

Qua Gateway, các máy tính trong các mạng sử dụng các giao thức khác nhau có thể

dễ dàng “nói chuyện” được với nhau Gateway không chỉ phân biệt các giao thức màcòn còn có thể phân biệt ứng dụng như cách bạn chuyển thư điện tử từ mạng này sangmạng 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) đây 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 InformationProtocol), 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 cấuhình trực tiếp bằng tay

2.5 Các thuật toán định tuyến

2.5.1 Định tuyến Vector khoảng cách

Định tuyến vector khoảng cách (còn được gọi là định tuyến Bellman Ford) là một phươngpháp định tuyến đơn giản, hiệu quả và được sử dụng trong nhiều giao thức định tuyếnnhư RIP (Routing Information Protocol), RIP2 (RIP version 2), OSPF (Open ShortestPath First)

Vector khoảng cách được thiết kế để giảm tối đa sự liên lạc giữa các Router cũng nhưlượng dữ liệu trong bảng định tuyến Bản chất của định tuyến vector khoảng cách là mộtRouter không cần biết tất cả các đường đi đến một phân đoạn mạng, nó chỉ cần biết phảitruyền một datagram được gán địa chỉ đến một phân đoạn mạng đi theo hướng nào.Khoảng cách giữa các phân đoạn mạng được tính bằng số lượng Router mà datagramphải đi qua khi truyền từ phân đoạn mạng này đến phân đoạn mạng khác Router sử dụngthuật toán khoảng cách để tối ưu hoá đường đi bằng cách giảm tối đa số lượng Router màdatagram đi qua Tham số khoảng cách này chính là số chặng phải qua (hop count)

2.5.2 Định tuyến theo trạng thái liên kết

Định tuyến vector khoảng cách sẽ không còn phù hợp đối với một mạng lớn gồm rấtnhiều Router Khi đó mỗi Router phải duy trì một mục trong bảng định tuýen cho mỗiđích, và các mục này chỉ đơn thuần chữa các giá trị vector và hop count Router cũngkhông thể tiết kiệm năng lực của mình khi đã biết nhiều về cấu trúc mạng Hơn nữa toàn

bộ bảng giá trị khoảng cách và hop count phải được truyền giữa các Router cho dù hầuhết các thông tin này không thực sự cần thiết trao đổi giữa các Router

Định tuyến trạng thái liên kết ra đời là đã khắc phục được các nhược điểm của định tuyếnvector khoảng cách

Bản chất của định tuyến trạng thái liên kết là mỗi Router xây dựng bên trong nó một sơ

đồ cấu trúc mạng Định kỳ, mỗi Router cũng gửi ra mạng những thông điệp trạng thái.Những thông điệp này liệt kê những Router khác trên mạng kết nối trực tiếp với Routerđang xét trạng thái của liên kết Các Router sử dụng bản tin trạng thái nhận được từ cácRouter khác để xây dựng sơ đồ mạng Khi môt Router chuyển tiếp dữ liệu, nó sẽ chonđường đi đến đích tốt nhất dựa trên những điều kiện hiện tại

Giao thức trạng thái liên kết đòi hỏi nhiều thoài gian sử lý trên mỗi Router, nhưng giảmđược sự tiêu thụ bảng thông tin bởi vì mỗi Router không cần gửi toàn bộ bảng định tuyếncủa mình.Hơn nữa Router cũng dễ dàng làm theo dõi trên mạng vì bản tin trạng thái từmột Router không thay đổi khi lan truyền lên mạng (ngược lại, đối với những phươngpháp vector khoảng cách, giá trị hop count tăng lên mỗi khi thông tin định tuyến đi quamột 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 dụcủa EGP là BGP ( Border Gateway Protocol), là giao thức định tuyến bên ngoài chủ yếucủa 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 tự trị Các ví dụ của IGP làRIP, 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 thốngmạng Xerox, RIP sử dụng một thuật toán Vector khoảng cách mà đường xác định đườngtốt nhất bằng sử dụng metric bước nhảy Khi được sử dụng trong mạng cùng loại nhỏ,RIP kà một giao thức hiệu quả và sự vận hành của nó là khá đơn giản RIP duy trì tất cảbảng định tuyến trong một mạng được cập nhật bởi truyền những lời nhắn cập nhật bảngđịnh tuyến sau mỗi 30s Sau một thiết bị RIP nhận một cập nhật, nó so sánh thông tinhiện tại của nó với những thông tin được chưa trong thông tin cập nhật

Hạn chế của RIP

Giới hạn độ dài tuyến đường: Trong RIP, cost có giá trị lớn nhất được đặt là 16 Do đó,RIP không cho phép một tuyến đường có cost lớn hơn 15, tức là, những mạng có kích

thước lớn hơn 15 bước nhảy phải dùng thuật toán khác Lưu lượng cần thiết cho việc traođổi thông tin định tuyến lớn.

 Tốc độ hội tụ khá chậm

 Không hỗ trợ mặt nạ mạng co có độ dài tối thiểu (VLSM): Khi trao đổi thông tin

về các tuyến đường, RIP không kèm theo thông tin gì về mặt nạ mạng con Do đó,mạng sử dụng RIP không thể hỗ trợ mặt nạ mạng con có độ dài thay đổi

b Giao thức thông tin đinh tuyến phiên bản RIPv2

Tổ chức IETF đưa ra hai phiên bản RIPv2 để khắc phục những hạn chế của RIPv1.RIPv2 có những cải tiếp sau so với RIPv1:

 Hỗ trợ CIDR và VLSM: RIP – 2 hỗ trợ siêu mạng và mặt nạ mạng con có chiềudài thay đổi Đây là môt trong những lý do cơ bản để thiết kết chuẩn mới này Cảitiến này làm cho RIP – 2 phù hợp với cách thức địa chỉ hoá phức tạp không cótrong RIP – 1

 Hỗ trợ chuyền gói đa điểm: Đây là cải tiến để RIP có thể thực hiện kiểu chuyểngói đa điểm chứ không đơn thuần chi có kiểu quảng bá như trước Điều này làmgiảm tải cho các trạm không chờ đợi các bản tin RIP – 2 Để tương thích với RIP –

1, tuỳ chọn này sẽ được cấu hình cho từng giao diện mạng

 Hỗ trợ nhận thực: RIP – 2 hỗ trợ nhận thực cho tất cả các node phát thông tin địnhtuyến Điều này hạn chế những thay đổi có ảnh hưởng xấu đối với bảng địnhtuyến

 Hỗ trợ RIP – 1: RIP – 2 tương thích hoàn toàn với RIP – 1

Những hạn chế của RIP – 2

RIP – 2 được phát triển để khắc phục rất nhiều hạn chế trong RIP – 1 Tuy nhiên nhữnghạn chế của RIP – 1 như giới hạn về số hop hay khả năng hội tụ chậm vẫn còn tồn tạitrong 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 pháttriển 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 nayvẫn được phát hành Tài liệu mới nhất hiện nay của chuẩn OSPF là RFC 2328 OSPF cónhiều tính năng không có 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 trongcác mội trường mạng lớn Trong thực tế, RFC 1812 (đưa ra các yêu cầu cho bộ định

tuyến IPv4) – đã xác định giao thức OSPF là giao thức định tuyến động duy nhất cầnthiết Sau đây sẽ liệt kê các tính năng đã tạo nên thành công của giao thức này:

3.1.1 OSPF là gì

OSPF là một giao thức dựa theo trạng thái liên kết Giống như các giao thức trạng tháiliên kết, mỗi bộ định tuyến OSPF đều thực hiện thuật toán Dijkstra đễ xử lý các thông tinchứa trong cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết Thuật toán tao ra một đường đi ngắn nhất mô

tả cụ thể các tuyến đường nên chọn dẫn tới mạng đích

3.1.2 Nguyên lý hoạt động của OSPF

Hoạt động của OSPF được mô tả một cách tổng quát như sau:

1 Các Router OSPF gửi các gói Hello ra tất cả các giao tiếp chạy OSPF Nếu haiRouter chia sẻ một liên kết dữ liệu cùng chấp nhận các tham số được chỉ ra tronggói Hello, chúng sẽ trở thành các Neighbor của nhau

2 Adjacency có thể coi như là các liên kết ảo điểm - điểm, được hình thành giữa cácRouter trao đổi gói tin Hello và loại mạng sử dụng để các gói tin Hello truyền trênđó

3 Sau khi các Adjacency được hình thành, mỗi Router gửi các LSA (Link StateAdvertisment) qua các Adjacency Các LSA mô tả tất cả các liên kết của Router

và trạng thái của các liên kết

4 Mối Router nhận một LSA từ một Neighbor Ghi LSA vào cơ sở dữ liệu trạng tháiliên kết của nó và gửi bản copy tới tất cả các Neighbor khác của nó

5 Bằng cách trao đổi các LSA trong một Area, tất cả các Router sẽ xây dựng cơ sở

dữ liệu trạng thái liên kết của mình giống với các Router khác

3.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của OSPF

 Hỗ trợ nhận thực: OSPF hỗ trợ nhận thực cho tất cả các node phát thông tin quảngcác định tuyến Điều này hạn chế được nguy cơ thay đổi bảng định tuyến với mụcđích xấu

 Thời gian hội tụ nhanh hơn: OSPF cho phép truyền các thông tin về thay đổi mộtcách tức thì Điều đó giúp rút ngắn thời gian hội tụ cần thiết để cập nhật thông tincấu hình mạng

 Hỗ trợ CIDR và VLSM: Điều này cho phép nhà quản trị mạng có thể phân phốinguồn địa chi IP một cách có hiệu quả hơn

 Sử dụng area để giảm yêu cầu về CPU, memory của OSPF router cũng như lưulượng định tuyến và có thể xây dựng hierarchical internetwork topologies

 Là giao thức định tuyến dạng clasless nên hỗ trợ được VLSM và discontigousnetwork.



 OSPF sử dụng địa chỉ multicast 224.0.0.5 (all SPF router) 224.0.0.6 (DR và BDRrouter) để gửi các thông điệp Hello và Update

 OSPF còn có khả năng hỗ trợ chứng thực dạng plain text và dạng MD5

 Sử dụng route tagging để theo dõi các external route

OSPF còn có khả năng hỗ trợ Type of Service

Khi Router bắt đầu khởi động tiến trình định tuyến OSPF trên cổng nào đó của Router thì

nó sẽ gửi 1 gói tin Hello ra cổng đó và tiếp tục gửi gói tin theo định kỳ OSPF Router sẽ

sử dụng gói Hello để thiết lập mối quan hệ neighbor với nhau và cũng để xác định xemRouter neighbor có còn hoạt động nữa hay không

3.2.2.2 Chức năng của giao thức Hello

Giao thức Hello thực hiện các chức năng sau:

 Dùng để khám phá các Neighbor

 Dùng để quảng các các tham số mà hai Router phải chấp nhận trước khi chúng trởthành các Neighbor của nhau

 Đảm bảo thông tin hai chiều giữa các Neighbor

 Các gói Hello hoạt động như các Keepalive giữa các Neighbor

 Dùng để bầu cử DR và BDR trong mạng Broadcast và Nonbroadcast Multiaccess(NBMA)

3.2.2 Nguyên lý hoạt động của giao thức Hello

Khi các Router OSPF gửi các gói tin Hello định kỳ ra các giao diên OSPF Chu kỳ gửiđược gọi là Hello Interval và được cấu hình trong cơ sở dữ liệu giao điện Nếu mộtRouter không nhậ được gói tin Hello từ Neighbor trong một khoảng thời gian gọi làRouter Dead Interval nó sẽ khai báo Neighbor này bị Down

Khi một Router nhận một gói tin từ một Neighbor, nó sẽ kiểm tra xem các trường Area

ID, Authentication, Network Mask, Hello Interval, Router Dead Interval và Option tronggói Hello có phù hợp với các giá trị đã được cấu hình ở giao diện đang nhận hay không

Nếu không phù hợp, gói sẽ bị huỷ và Adjacency không được thiết lập Nếu tất cả phùhợp, gói Hello được khai báo là hợp lệ Nếu Router ID của Router gốc đã có trong bảngNeighbor của giao diện nhận, Router Dead Interval được reset Nếu không, nó ghi Router

ID này vào bảng Neighbor

Một Router gửi một gói Hello, gói Hello sẽ chứa Router ID của tất cả các Neighbor cầnthiết trong liên kết mà gói truyền đi Nếu một Router nhận được một gói tin Hello hợp lệ

có chưa Router ID của nó, Router này sẽ biết rằng thông tin hai chiều đã được thiết lập

3.3 Các loại mạng trong định tuyến OSPF

OSPS định nghĩa năm loại mạng :

1 Mạng điểm - điểm

2 Mạng quảng bá

3 Mạng đa truy nhập không quảng bá

4 Mảng điểm – đa điểm

5 Các liên kết ảo

3.3.1 Mảng điểm - điểm: là mạng nối hai Router với nhau Các Neighbor hợp lệ trong

mạng điểm - điểm luôn thiết lập Adjacency Địa chỉ của các gói OSPF trong mạng nayluôn là địa chỉ lớp D 224.0.0.5 gọi là AllSPF Router

3.3.2 Mạng quảng bá: Ví dụ như Ethernet, Token Ring, FDDI.

Là mạng có khả năng kết nối nhiều hơn hai thiết bị và các thiết bị và các thiết bị này đều

có thể nhận các gói gửi từ một thiết bị bất kỳ trong mạng Các Router OSPF trong mạngquảng bá sẽ bầu cử DR và BDR Các gói Hello được phát từ multicast với địa chỉ224.0.0.5 Ngoài ra các gói xuất phát từ DR và BDR cũng được phát multicast với địa chỉnày Các Router khác sẽ phát multicast các gói tin cập nhật và xác nhận trạng thái liên kếtvới địa chỉ lớp D là: 224.0.0.6 gọi là All DRouters

3.3.3 Mạng NBMA (Nonbroadcast - Multiaccess): Ví dụ như X25, Frame relay, ATM.

Là mạng có khả năng kết nối nhiều hơn hai Router nhưng không có khả năng Broadcast.Tức là một gói tin gửi bởi một Router trong mạng không nhận được bởi tất cả các Routerkhác của mạng Các Router trong NBMA bầu cử DR và BDR Các gói OSPF được truyềntheo kiểu unicast

3.3.4Mạng điểm – đa điểm: Là trường hợp đặc biệt của NBMA Nó có thể coi là một tập

hợp các điểm kết nối điểm – điểm Các Router trong mạng không phải bầu cử DR vàBDR Các gói OSPF được truyền theo kiểu multicast

3.4.4 Các liên kết ảo: Là một cấu trúc đặc biệt được Router hiểu như là các mạng điểm –

điểm không đánh số Các gói OSPF được phát unicast trên các liên kết ảo

3.4 Giao diện OSPF

3.4.1 Cấu trúc dữ liệu giao diện

Các thành phần của cấu trúc số liệu giao diện bao gồm:

Địa chỉ IP và mặt nạ: là địa chỉ và mặt nạ được cấu hình cho giao diện.

Area ID: là Area chứa giao diện.

Process ID: dùng để phân biệt các tiến trình OSPF chạy trên một Router.

Router ID: dùng để nhận dạng Router.

Network type: là loại của mạng nối với giao diện.

Cost: là cost của các gói tin đi ra từ giao diện Cost là một metric OSPF, được diễn tả bởi

16 bit nguyên không dáu có giá trih từ 1 đến 65535

InfTrans Delay: là số giây các LSA ra khỏi giao diện với tuổi bị tăng lên

State: là trạng thái chức năng của giao diện được trình bày ở phần sau.

Router Priority: 8 bit nguyên không dấu này có giá trị từ 0 đến 255 dùng để bầu cử DR

Wait Time: là khoảng thời gian Router sẽ chờ DR và BDR được quảng cáo trong gói tin

Hello trước khi bắt đầu lựa chọn DR và BDR Chu kì Wait Time bằng Router DeadInterval

Rxm Interval: là khoảng thời gian tính theo giây Router sẽ chời giữa các lần truyền của

các gói OSPF chưa được xác nhận

Hello Time: là bộ định thời được lập bằng Hello Interval Khi nó hết hiệu lực, gói tin

Hello được truyền lại từ giao diện

Neighbor Router: Danh sách tất cả các Neighbor hợp lệ (có gói Hell được nhìn thấy trong

thời gian Router Dead Interval)

Autype: Mô tả loại nhận thực sự trong mạng Autype có thể là Null (không nhận thực),

Simple Password, hoặc Cryptographic (Message diget)

Authentication Key: Nếu chế độ nhận thực là Simple password, Aukey là 64 bit Nếu chế

độ nhận thực là Cryptographic, Aukey là Message digest Chế độ Crytographic cho phépcấu hình nhiều khoá trên một giao diện

3.4.2 Các trạng thái giao diện

Một giao diện OSPF sẽ chuyển đổi qua một số trạng thái khác nhau trước khi nó đủ khảnăng làm việc Các trạng thái đó bao gồm: Down, Point to Point, Waiting, DR, Backup,Drother, và loopback

Hình 3.1 Sự chuyển đổi giữa các trạng thái giao diện OSPF

Biến cố vào Ýnghĩa biến cố

Router được bầu cử là DR trong mạng này.

Router được bầu cử là BDR trong mạng này

Router không được bầu cử là DR hoặc BDR trong mạng này

Một thay đổi xảy ra trong tập các Neighbor hợp lệ của mạng Thayđổi này có thể là:

1 Thiết lập kết nối hai chiều với một Neighbor

2 Mất kết nối hai chiều với một Neighbor

3 Nhận một gói tin Hello chỉ ra rằng Neighbor gốc muốn trởthành DR hoặc BDR

4 Nhận được gói tin Hello từ DR chỉ ra rằng Router này khôngmuốn là DR nữa

5 Nhận được gói tin Hello từ BDR chỉ ra rằng Router này khôngmuốn làm BDR nữa

6 Thời gian Router Dead Interval kết thúc mà không nhận đượcgói tin Hello từ DR hoặc BDR

Down: Đây là trạng thái giao diện đầu tiên Ở trạng thái này giao diện không làm việc.

Tất cả các tham số của giao diện được lập bằng giá trị ban đầu và không có lưu lượngđược truyền hoặc nhận trên giao diên

Point to Point: Trạng thái này chỉ thích hợp với các giao diện kết nối tới các mạng Point

to Point, Point to Multipoint và Virtual Link Khi giao diện ở trạng thái này, nó đã đủ khảnăng làm việc Nó sẽ bắt đầu gửi các gói tin Hello và thiết lập Adjacency với Neighbor

Waitting: Trạng thái này chỉ thích hợp với các giao diện nối tới các mạng Broadcast va

NBMA Khi chuyển sang trạng thái này, nó bắt đầu gửi và nhận các gói tin Hello và lập

Wait time Router sẽ cố gắng xác định DR và BDR trong trạng thái này.

DR: Ở trạng thái này, Router là DR sẽ thiết lập Adjacency với các Router khác trong

mạng đa truy nhập

Backup: Ở trạng thái này, Router là BDR sẽ thiết lập Adjacency với các Router khác Drother: Ở trạng thái này, Router không là DR hay BDR Nó sẽ thiết lập Adjacency với

chỉ DR và BDR trong khi vẫn theo dõi tất cả các Neighbor khác trong mạng

Loopback: Ở trạng thái này, giao diện được loopback bằng phần mềm hoặc phần cứng.

Mặc dù các gói không thể truyền, địa chỉ giao diện vẫn được quảng cáo trong RouterLSA để các gói kiểm tra có thể tìm đường tới giao diện

3.5 DR,BDR là gì, quá trình bầu chọn DR và BDR

3.5.1 DR, BDR

DR (Designated Router): là DR của mạng mà giao diện gắn vào DR này được ghi bởi

Router ID của nó và địa chỉ của giao diện gắn vào mạng của DR

BDR: là BDR của mạng mà giao diện gắn vào BDR này được ghi bởi Router ID của nó

và địa chỉ của giao diện gắn vào mạng của BDR

3.5.2 Qúa trình bầu chọn DR và BDR

1 OSPF chọn ngẫu nhiên 1 router và kiểm tra danh sách neighbor của nó

2 Nếu 1 router có priority = 0 Thì router đó không tham gia vào quá tình bầu chọn

3 Sau đó quá trình lựa chọn BR & BDR bắt đầu theo các mức ưu tiên sau:

a Router có Priority cao nhất làm DR, cao thứ 2 làm BDR Priority mặc định là 1

b Nếu Priority bằng nhau thì xét Router ID, cao nhất làm DR, cao thứ 2 làm BDR

- Router nào khởi động đầu tiên sẽ là DR, và thứ 2 là BDR

- Nếu khởi động cùng một lúc thì tuân theo quy tắc trên

- DR bị mất, BDR lên thay, và bình chọn BDR mới

3.6 Neighbor

3.6.1 Khái niệm Neighbor

-Các thiết bị được kết nối trực tiếp với nhau gọi là Neighbor

3.6.2 Cấu trúc dữ liệu Neighbor

Trong cấu trúc dữ liểu của Neghbor gồm các thành phần sau

Neighbor ID: là Router ID của Neighbor.

Neighbor IP: là địa chỉ IP của giao diện nối tới mạng của Neighbor Khi một gói OSPF

được truyền unicast tới Neighbor, địa chỉ này sẽ là địa chỉ đích