Bài Giảng Open Shortest Path First (OSPF)

OSPF Giáo viên Bộ môn Cô Nguyễn Thị Phương Dung Sinh viên thực hiện        Hà Nguyễn Kim Khánh Đào Thị Bích Phượng Dương Quốc Trung Phan Thanh Long Chu Hoàng Long Trần Tuấn Sang Bùi Văn Triều Lớp: Đ02THA1 10/22/15 1 Nội dung           10/22/15 Tổng quan về OSPF Giao thức Link-state Một số thuật ngữ của OSPF OSPF và RIP Các loại mạng OSPF Các bước hoạt động của OSPF Giao thức Hello Trao đổi thông tin Link-state Thuật toán SPF Một số cấu hình trong OSPF 2 Tổng quan về OSPF  OSPF (Open Shortest Path First) là      giao thức định tuyến được phát triển bởi IETF (Internet Engineering Task Force). Được thiết kế để khắc phục những vấn đề mà RIP chưa khắc phục được. OSPF cũng như RIP, nó là một giao thức cổng nội (IGP). OSPF là một giao thức trạng thái liên kết (Link State Protocol). Sử dụng thuật toán SPF. Là một giao thức mở. 10/22/15 3 Tổng quan về OSPF  Một OSPF router phải thực hiện các chức năng:  Sử dụng thông tin Hello và Link State Advertisement (LSAs) nhận được từ những router khác để xây dựng một cơ sở dữ liệu về mạng.  Trao đổi thông tin về trạng thái liên kết với các router liền kề.  Lưu trữ thông tin định tuyến trong bảng định tuyến của nó. 10/22/15 4 Giao thức Link-state  Hoạt động dựa trên một cơ sở dữ liệu tập trung, mô tả toàn bộ network (topological databasse).  Giao thức trạng thái liên kết thực hiện các công việc:     Đối phó nhanh với những thay đổi của mạng. Gửi những thủ tục cập nhật chỉ khi có sự thay đổi của mạng. Sử sụng kỹ thuật hello để tìm kiếm và duy trì các lân bang. Lưu trữ thông tin đường đi trong bảng định tuyến. 10/22/15 5 Đặc tính của OSPF  Sử dụng các vùng, áp dụng     trên cấu trúc liên mạng phân cấp. Không giới hạn metric. Hỗ trợ VLSM cho việc quản lý địa chỉ hiệu quả hơn. Hỗ trợ cân bằng tải. Thời gian hội tụ nhanh, tránh được lặp. 10/22/15 6 M ột số thuật ngữ  Autonomous system/Area.  Neighbor/Adjacent: láng giềng/liền     kề. Link-state: trạng thái của liên kết giữa 2 router. Link-State Advertisement (LSA): gói quảng bá trạng thái liên kết trong cơ sở dữ liệu của một router. Cost: chi phí tương ứng trên 1 liên kết, thông thường mặc định là 108/băng thông. Packet Hello: gói hello, được các router dùng để phát hiện và theo dõi mối quan hệ với các láng giềng. 10/22/15 7 M ột số thuật ngữ  Adjacencies Database: bảng các liền kề, chứa thông tin về các router liền kề với nó.  Link-state database (Topological database): bảng trạng thái liên kết, gồm thông tin về tất cả các network, và liên kết của tất cả các router.  Routing table: bảng định tuyến, chứa thông tin về đường đi ngắn nhất đến tất cả các router. 10/22/15 8 M ột số thuật ngữ    Backbone: Area 0. Router ID. DR, BDR (Designated Router, Backup Designated Router): router được chỉ định và router được chỉ định dự phòng (trong mạng Broadcast và NBMA).  Flooding: thủ tục các router gửi cập nhật link-state khi có một sự thay đổi trạng thái liên kết.  Hello interval/Dead interval/ Rxmt Interval. 10/22/15 9 OSPF và RI P RIP OSPF Thuộc giao thức Distance-vector Thuộc giao thức Link-state Nhìn topology mạng từ các lân bang Nhìn một cách giống nhau về topology mạng Metric được tính bằng số hop Tính đường đi ngắn nhất đến tất cả các router khác theo cost metric Cập nhật định kỳ, thường xuyên: hội tụ chậm Event-triggered updates: hội tụ nhanh Chuyển tiếp routing table đến các lân bang Chuyển tiếp link-state update đến tất cả các router khác Yếu điểm trong topology lớn Ứng dụng tốt với topology lớn 10/22/15 10 Các loại mạng OSPF  OSPF routers quyết định chọn adjacent dựa vào loại mạng chúng được kết nối.  OSPF hỗ trợ các loại mạng:  Broadcast multi-access.  Point-to-Point.  Non broadcast multi-access.  Point-to-multipoint.  Ngoài ra: Virtual link. 10/22/15 11 Các loại mạng OSPF  Một số mạng cần chọn ra DR và BDR, một số không cần chọn DR và BDR: Network Type Characteristics DR Election Broadcast multiaccess Ethernet, Token Ring, or FDDI Yes NBMA Frame Relay, X.25, SMDS Yes Point-to-point PPP, HDLC No Point-to-multipoint Configured by an administrator No 10/22/15 12 Các bước hoạt động của OSPF  Các router gửi packet hello ra các interface được chỉ định sử dụng OSPF. Nếu 2 router láng giềng thỏa thuận các tham số được mô tả trong packet hello của nhau, chúng sẽ thiết lập một liền kề.  Trong mạng Broadcast và NBMA, DR/BDR được bầu chọn trong quá trình gửi Packet hello. 10/22/15 13 Các bước hoạt động của OSPF  Router theo dõi quan hệ với các liền kề bằng cách gửi hello định kỳ.  Trong quá trình hình thành liền kề, 2 router đồng bộ thông tin về Linkstate thông qua Data Description, L-S request và L-S update.  Khi Link-state được đồng bộ, router sử dụng thuật toán SPF tính đường đi ngắn nhất đến tất cả các router, xây dựng bảng định tuyến. 10/22/15 14 Các bước hoạt động của OSPF  Nếu có một liên kết bị thay đổi trạng thái, router phát hiện sẽ gửi Link-state update (chứa các LSA, có sử dụng L-S Acknoledgement) đến các liền kề xung quanh, quá trình flooding diễn ra. Để đảm bảo thông tin update được đồng bộ, các LSA sử dụng kỹ thuật Sequencing, Checksums và Aging. Bảng định tuyến sẽ được tính lại.  Nếu mạng ổn định, không có thay đổi nào xảy ra thì sau 30 phút các LSA được refresh lại. 10/22/15 15 OSPF packet formats  OSPF Packet:  OSPF packet header: 10/22/15 16 Giao thức Hello  OSPF thiết lập quan hệ liền kề giữa các router láng giềng nhằm trao đổi thông tin định tuyến.  Để phát hiện và duy trì quan hệ với các gateway lân cận, OSPF sử dụng giao thức Hello.  Hello quan trọng đối với những mạng đa truy xuất như Ethernet vì 2 lí do:  Các gateway có thể bị hỏng hoặc reboot bất kì lúc nào, phần cứng mạng không nhận biết các sự kiện đó.  Tất cả các gateway nối vào mạng đa truy xuất có thể trực tiếp thông tin liên lạc. Như thế, cần ngăn ngừa việc hình thành những cạnh liên thuộc dư thừa. 10/22/15 17 Giao thức Hello  Ban đầu, OSPF router sẽ gửi gói tin hello đến địa chỉ multicast 224.0.0.5 (all OSPF routers). Các interface có hỗ trợ OSPF sẽ nhận được và thiết lập quan hệ liền kề.  Sau khi mỗi liền kề được thiết lập, packet Hello được gửi định kỳ để đảm bảo rằng cả hai phía vẫn còn “sống” và thống nhất về mối quan hệ liên thuộc.  Khoảng thời gian định kỳ (Hello interval) tùy thuộc từng loại interface:  Broadcast multiacess: 10 giây.  Non-Broadcast multiacess: 30 giây.  Trong môi trường Broadcast multiacess và NBMA, gói tin hello còn được sử dụng để chọn ra DR, BDR. 10/22/15 18 Giao thức Hello  Các trạng thái khi thiết lập quan hệ adjacency:  Down  Attemp  Init  2-way  Exstart  Exchange  Loading  Full. 10/22/15 19 Giao thức Hello  Packet hello: 10/22/15 20 Trao đổi thông tin Link-state  Database Description (DD) được sử dụng để đồng bộ Topological database giữa 2 router.  Router sẽ gửi L-S req đến liền kề nếu DD có chứa header của LSA mới.  Liền kề sẽ gửi lại L-S update theo danh sách các LSA trong L-S req.  Router trả về L-S Ack để báo đã nhận được update. 10/22/15 21 Trao đổi thông tin Link-state  L-S update:  L-S Acknowledgment:  LSA header: 10/22/15 22 Trao đổi thông tin Link-state  Có nhiều loại LSA phục vụ cho các mục đích khác nhau: Router LSA, Network LSA, Network Summary LSA, ASBR Summary LSA, AS External LSA, Group Membership LSA, NSSA External LSA, External Attributes LSA, Opaque LSA, Opaque LSA và Opaque LSA.  Router LSA được tạo ra bởi các router, mô tả các link của router và trạng thái của chúng. 10/22/15 23 Thuật toán SPF  OSPF sử dụng thuật toán tìm đường đi ngắn nhất (SPF) từ router đến đích, cụ thể là thuật toán Dijkstra (1959).  Mỗi link có một trọng số là cost, mỗi node có một định danh. Tại mỗi node, thông tin về tất cả các liên kết với nó được biết đầy đủ.  Ý tưởng: con đường từ một đỉnh đến một đỉnh trên đồ thị là tốt nhất chỉ khi từng chặng con là tốt nhất. Do đó từ một node hiện tại là node xuất phát, sẽ lựa chọn chặng tiếp theo có chi phí thấp nhất. Khi có nhiều đường đi giữa 2 node bất kỳ, sẽ chọn con đường có chi phí thấp hơn. 10/22/15 24 Thuật toán SPF  Kết quả của thuật toán Dijkstra cho ra một topology không lặp (loop-free topology).  Về lý thuyết, thông tin đường đi gồm một tập distance[] và một tập previous[]. distance[u] = chi phí từ node xuất phát đến node thứ u, và previous[v] là node liền trước của node v trong đường đi.  Dựa vào cây đường đi, router xây dựng Routing table. 10/22/15 25 M ột số cấu hình trong OSPF  Một số cú pháp:  Enable OSPF: #router ospf  Cấu hình Hello interval: #ip ospf hello-interval  Cấu hình Dead interval: #ip ospf dead-interval  Cấu hình cost metric: #ip ospf cost  Cấu hình độ ưu tiên: #ip ospf priority  Cấu hình địa chỉ loopback: #interface loopback 10/22/15 26  ... Tổng quan OSPF Giao thức Link-state Một số thuật ngữ OSPF OSPF RIP Các loại mạng OSPF Các bước hoạt động OSPF Giao thức Hello Trao đổi thông tin Link-state Thuật toán SPF Một số cấu hình OSPF Tổng... 25 M ột số cấu hình OSPF  Một số cú pháp:  Enable OSPF: #router ospf  Cấu hình Hello interval: #ip ospf hello-interval  Cấu hình Dead interval: #ip ospf dead-interval... thay đổi xảy sau 30 phút LSA refresh lại 10/22/15 15 OSPF packet formats  OSPF Packet:  OSPF packet header: 10/22/15 16 Giao thức Hello  OSPF thiết lập quan hệ liền kề router láng giềng nhằm