I. KHÁI QUÁT CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 3 1. Khái niệm 3 2. Phân loại 3 a. Định tuyến tĩnh 3 b. Đinh tuyến động 4 II. GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF 6 1. OSPF giải quyết các vấn đề 6 2. Đóng gói bản tin OSPF 6 3. Các loại gói tin OSPF 7 4. Giao thức Hello 7 a. Thiết lập hàng xóm 9 b. OSPF Hello và Dead Interval 10 c. OSPF linkstate Updates 10 d. Bầu DR và BDR 11 5. Thuật toán OSPF 11 6. Xác thực 12 7. Các xác định Router ID 13 8. Bảng định tuyến 15 9. Kiểu mạng của OSPF 17 10. Quá trình lan tràn bản tin LSAs và bầu chọn DR và BDR trong mạng Multiaccess 17 a. Quá trình lan tràn bản tin LSAs 17 b. Bầu chọn DR và BDR 18 11. Metric OSPF 20 Giao thức là một kiểu cách thức giao tiếp, đối thoại. Cũng như con ngưòi máy móc muốn làm việc vói nhau cũng cần có những cách thức giao tiếp riêng . Trong việc truyền tin cũng vậy các Router muốn giao tiếp với nhau cũng cần phái có những giao thức để làm việc với nhau. Các giao thức đó thường là RIP, IGRP, EGRP, ISIS,BGP4 và OSPF. OSPF là giao thức định tuyến nhóm linkstate thường được triển khai trong các hệ thống mạng phức tạp. Giao thức OSPF tự xây dựng những cơ chế riêng cho mình, tự bảo đảm những quan hệ của chính mình với các router khác. Nó có thể dò tìm nhanh chóng sự thay đổi của topology (cũng như lỗi của các interface) và tính toán lại những route mới sau chu kỳ hội tụ. Chu kỳ hội tụ của OSPF là rất ngắn và cũng tốn rất ít lưu lượng đường truyền.
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Bưu viễn thông công nghệ thông tin ngày phát triển Cuộc cách mạng thông tin diễn hầu hết nưóc tiên tiến giói Có thể nói thông tin ngày dóng vai trò quan trong sống hàng ngày cúa người từ việc ăn đâu ,xem ngày tối đến vấn đề cổ phiếu tăng giá hay giám giá hay vấn đề quan trọng thể giới phản ánh qua thông tin cập nhật hàng ngày Điều cho thấy mạng lưới viễn thông bao trùm lên toàn giới Ngày không phái lo việc thiếu hụt băng thông cho truyền tin trưóc thay vào việc để xử lý gói tin nút nhanh Giao thức kiểu cách thức giao tiếp, đối thoại Cũng ngưòi máy móc muốn làm việc vói cần có cách thức giao tiếp riêng Trong việc truyền tin Router muốn giao tiếp với cần phái có giao thức để làm việc với Các giao thức thường RIP, IGRP, EGRP, IS-IS,BGP4 OSPF OSPF giao thức định tuyến nhóm link-state thường triển khai hệ thống mạng phức tạp Giao thức OSPF tự xây dựng chế riêng cho mình, tự bảo đảm quan hệ với router khác Nó dò tìm nhanh chóng thay đổi topology (cũng lỗi interface) tính toán lại route sau chu kỳ hội tụ Chu kỳ hội tụ OSPF ngắn tốn lưu lượng đường truyền Chính lý nên em lựa chọn đề tài tìm hiểu giao thức định tuyến OSPF đưa mô hình mô trực quan sinh động phần mềm mô Packet Tracer CISCO Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Tài Hưng góp ý động viên trình làm đề tài Mặc dù cố gắng khả hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Xin chân thành cảm ơn! I KHÁI QUÁT CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 1.Khái niệm Định tuyến cách thức mà Router (bộ định tuyến) hay PC (hoặc thiết bị mạng khác) sử dụng để truyền phát gói tin tới địa đích mạng Khái niệm routing gắn liền với mạng Intranet Internet sử dụng mô hình định tuyến hopby-hop Điều có nghĩa PC hay Router tiền hành kiểm tra trường địa đích phần tiêu đề gói tin IP, tính toán chặng (Next hop) để bước chuyển gói IP dần đến đích Router tiếp tục phát gói tới chặng gói IP đến đích Phân loại Có loại định tuyến: định tuyến tĩnh định tuyến động a Định tuyến tĩnh - Trong bảng định tuyến gồm: o Địa mạng subnet mask địa chỉa IP router exit interface o Được ký hiệu “S” bảng định tuyến - Chúng ta sử dụng định tuyến tĩnh khí: o Khi mạng có vài router hay mô hình mạng đơn giản o Mạng kết nối với Internet thông qua ISP o Mô hình Hub & spoke sử dụng mạng lớn - Chúng ta sử dụng định tuyến tĩnh : o Khi mang chí có vài router hay mô hình mang dơn gián o Mang dưoc ket noi vói Internet chí thông qua ISP o Mô hình Hub & spoke dưoc sú dnng mang lớn b Đinh tuyến động Giao thức định tuyến động sử dụng router để chia sẻ thông tin tình trạng - mạng từ xa Giao thức định tuyến động thực số hoạt động bao gồm: - o Khám phá mạng o Cập nhật trì bảng định tuyến Điểm đặc trưng định tuyến động o Tự động khám phá mạng o Duy trì bảng định tuyến - Các loại định tuyến động o RIP (Routing Information Protocol) o IGRP (Inerior Gateway Routing Protocol) o EIGRP (Enhanced IGRP) o OSPF (Open Shortest Path First) o IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System) o BGP (Border Gateway Protocol) Các loại thuật toán tìm đường: gồm loại - Giao thức định tuyến Distance vector: Các giao thức định tuyến thuộc loại RIP, IGRP… hoạt động theo nguyên tắc Neighbors, nghĩa router gửi bảng định tuyến cho tất router kết nối trực tiếp với Các router sau so sánh với bảng định tuyến mà có kiểm tra lại tuyến đường với tuyến đường nhận được, tuyến đường tối ưu đưa vào bảng định tuyến gói tin update gửi theo chu kỳ (30s với RIP, 90s với EIRP) o Ưu điểm: dễ cấu hình, router xử lý nhiều nên không tốn nhiều dung lượng nhớ CPU có tốc độ xử lý nhanh o Nhược điểm: Hệ thống metric đơn giản (như RIP hop count) dẫn đến việc tuyền đường chọn vào routing table chưa phải tuyến đường tốt Vì gói tin update gửi theo định kỳ nên lượng băng thông (bandwidth) đáng kể bị chiếm (mặc dù mạng không thay đổi nhiều) Do router hội tụ chậm, dẫn đến việc sai lệch bảng định tuyến gây nên tượng lặp định tuyến (loop) - Giao thức địng tuyến Link-state: giao thức định tuyến thuộc loại như: OSPF, IS-IS Link-state không gửi bảng định tuyến mình, mà gửi trạng thái đường link linkstate database cho router khác, router áp dụng giải thuật SPF (Shortest Path First), để tự xây dựng bảng định tuyến riêng cho mình, mạng hội tụ, link state protocol không gửi update định kỳ mà gửi có thay đổi mạng o Ưu điểm: Có thể thích nghi với đa số hệ thống, cho phép người thiết kế thiết kế mạng linh hoạt, phản ứng nhanh với tình xảy Do khong gửi invervalupdate nên link state bảo đảm băng thông cho đường mạng o Nhược điểm: Do router phải xử lý nhiều nên chiếm nhiều nhớ, tốc độ CPU chậm nên tăng delay II Link state khó cấu hình để chạy tốt GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF OSPF giao thức định tuyến dang Link-state dựa chuẩn mở phát triển để thay phương thức Distance Vector (RIP) RIP giao thức định tuyến chấp nhận ngày đầu mạng Internet, phụ thuộc vào số lượng hop mà router 15neen RIP nhanh chóng chập nhận mạng lớn Các mạng lớn cần giải pháp định tuyến mạnh mẽ OSPF giao thức định tuyến classless mà sử dụng khái niệm vùng cho khả mở rộng Nó sử dụng thông số cost để tính đường tốt OSPF sử dụng băng thông thước đo chi phí OSPF giải vấn đề - Tốc độ hội tụ nhanh - Hỗ trợ VLSM (Variable length subnet mask) - Kích thước mạng hỗ trợ lớn - Chọn đường theo trạng thái đường link hiệu distance vector - Đường linh hoạt - Hỗ trợ xác thực (Authenticate) Đóng gói tin OSPF Phần liệu thông báo OSPF đóng gói Trường liệu bao gồm loại tin OSPF Các gói tiêu đề OSPF gửi kèm với gói tin OSPF, loại tin OSPF Các OSPF header loại gói liệu cụ thể gói gọn gói tin IP Trong dói tiêu đề IP, trường giao thức thiết lập 89 biết OSPF, địa đích thiết lập địa multicast: 224.0.0.5 224.0.0.6 Nếu gói OSPF đóng gói khung Ethernet, địa MAC đích địa multicast: 01-00-5E-00-00-05 or 01-00-5E-00-00-06 Các loại gói tin OSPF - Hello : Dùng để thiết lập trì mối quan hệ hàng xóm với router khác - DBD : Gói tin dùng để lựa chọn router trao đổi thông tin trưóc (master/slave) - LSR : Link state request gói tin dùng để định loại LSA dùng tiến trình trao đổi gói tin DBD - LSU : Link-state update sử dụng để trả lời LSRs công bố thông tin LSUs chứa loại khác LSAs - LSAck : LSU nhận, router gửi Link-State Acknowledgement (LSAck) để xác nhận LSU Giao thức Hello Gói OSPF loại gói OSPF Hello Các gói Hello sử dụng để: - Khám phá hàng xóm OSPF thiết lập hàng xóm gần kề - Quảng bá thông số router mà hàng xóm - Bầu chọn DR BDR mạng multiaccess ethernet Frame Relay Cấu trúc tin Hello Trong đó: - Type: loại gói OSPF: Hello (1), DD(2), LS Request (3), LS Update (4), LS ACK(5) - Router ID: xác định router - Area ID: vùng hoạt động OSPF - Network Mask: Subnet Mask giao diện gửi - Hello Interval: số giây gửi tin Hello router - Router Prioty: sử dụng việc bầu chọn DR, BDR - Designated Router: Router ID DR có - Backup Designated Router: Router ID BDR có - List of Neighbors: danh sách OSPF Router ID router hàng xóm a Thiết lập hàng xóm Trước router OSPF gửi trạng thái liên kết tới tất router khác, trước tiên phải xác định xem có hàng xóm OSPF bất ký liên kết Trong hình, router OSPF gửi gói Hello tất cổng cho phép cổng xác định xem có hàng xóm liên kết không Thông tin OSPF Hello bao gồm OSPF Router ID router gửi gói Hello Nhận gói OSPF Hello giao diện xác nhận cho router mà có router OSPF khác liên kết Sau OSPF thiết lập hàng xóm gần kề b OSPF Hello Dead Interval Trước router hình thành hàng xóm gần kề, chúng phải đồng ý giá trị thời gian Hello, thời gian trì Dead Interval, kiểu mạng Thời gian Hello việc gọi Hello gửi thường xuyên mặc định với mạng multilaccess point-to-point 10s 30s với mạng non-broadcast multiaccess (NBMA) Trong hầu hết trường hợp, gói OSPF Hello gửi multicast đến địa dành riêng cho tất SPF router 224.0.0.5 Sử dụng địa multicast cho phép thiết bị bỏ qua gói liệu cổng không kích hoạt để chấp nhận gói tin OSPF Dead Interval thời gian mà router chờ trước cho hàng xóm vào trạng thái down, thời gian theo cisco mặc định gấp lần thời gian Hello Với mạng multiaccess point-to-point 40s với NBMA 120s c OSPF link-state Updates Link-state updates (LSU) gói tin sử dụng để cập nhật định tuyến OSPF Một gói LSU chứa 10 loại tin khác link-state advertisements (LSAs) hiển thị hình bên Sự khác điều khoản LSU LSA khó hiểu Đôi thuật ngữ dùng lẫn lộn Một LSU chứa nhiều LSAs điều khoản khác sử dụng để tuyên truyền thông tin trạng thái liên kết router OSPF Kiểu mạng OSPF OSPF có kiểu mạng o Point-to-pont o Broadcast multiaccess o Nonbroadcast Multiaccess (NBMA) o Point-to-multipoint o Virtual links 10 Quá trình lan tràn tin LSAs bầu chọn DR BDR mạng Multiaccess a Quá trình lan tràn tin LSAs Bản tin LSAs gửi khởi tạo có thay đổi mô hình mạng Như hình vẽ: Do tất router mạng lũ lụt gửi tin LSAs làm cho lưu lượng mạng trở nên tắc nghẽn không lưu thông Giải pháp đưa phải bầu chọn DR BDR b Bầu chọn DR BDR Để quản lý lưu lượng mạng số lượng tin LSAs ta bầu DR BDR DR có nhiệm vụ thu thập phân phối tin LSAs BDR dùng để dự phòng trường hợp DR không hoạt động Các router khác gọi DROthers Cách thức hoạt động: Thay phải gửi tràn lan tin LSAs DROthers gửi LSAs cho DR BDR sử dụng địa 224.0.0.6 trường hợp R1 gửi LSA cho DR BDR Sau BDR lắng nghe xem DR có hoạt động tốt hay không, sau DR có nhiệm vụ chuyển tiếp LSAs tới tất router khác mạng địa 224.0.0.5 Kết cuối router làm nhiệm vụ gửi lan tràn LSAs Các tiêu chí để bầu DR BDR - DR: router với độ ưu tiên cổng cao - BDR: router với độ ưu tiên cổng cao thứ hai - Nếu độ ưu tiên Router ID cao sử dụng để làm DR Mặc định độ ưu tiên Như hình vẽ router C có router id lớn nên bầu DR router B có router id lớn thứ nên bầu làm BDR, router khác DROthers Thời gian bầu chọn DR BDR diễn vòng vài giây sau router khởi động với việc kích hoạt giao thức OSPF mạng Multiaccess, router bầu làm DR DR điều kiện sau thay đổi - DR bị hỏng - Tiến trình OSPF DR bị hỏng - Cổng Multiaccess DR bị hỏng 11 Metric OSPF Metric OSPF gọi cost OSPF sử dụng cost metric để xác định đường tốt nhất, giá trị cost nhỏ tốt cost tính theo công thức: 108 / bandwidth Băng thông mặc định 100Mpbs giá trị thay đổi nhờ câu lệnh “auto-cost reference-Bandwidth” Cost tuyến đường giá trị tích lũy từ router tới router đến đích III MÔ PHỎNG Mô hình 1: 22 Kết duyệt web với tên miền ktvt.com PC2 sau cấu hình OSPF Kết kiểm tra tuyến Mô hình 2: Bình bầu BR BDR theo mô hình mạng multi-access Kết quả: Sẽ thấy DR RB BDR RA theocónguyên vớilàđộDROTHER ưu tiên chọnRC router có ID cao DR sau là DROTHER BDR router ID thấptắc Kiểm tra thời gian tin router ID thiết lập hàng xóm RA Hình ta thấy nguồn thông tin định tuyến cập nhật từ hàng xóm Ta thay đổi khoảng thời gian gửi nhận tin, chi phí cost = 10, tức giá trị cost thay đổi trực tiếp = 10 khác với câu lệnh thay đổi băng thông lúc cost = 10^8/băng thông (kbps) Kết sau thay đổi Chú ý: ta thay đổi giá trị thời gian tin hello dead phải thay đổi đồng thời router không mạng sau thay đổi không hoạt động Trên đâu vài chức mô trực quan kiểm tra nhiều chức khác như: - Xác thực - Mã hóa - Tạo phân vùng OPSP (tạo đường hầm) - Thay đổi giá trị độ ưu tiên router để xem thay đổi bình bầu BR, BDR - Chuyển giao giao thức định tuyến khác RIP, EIGRP sang OSPF ngược lại IV KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu giao thức định tuyến OSPF thân nắm bắt vấn đề số tính nâng cao giao thức Với việc thực mô trực tiếp packet tracer có nhìn trực quan OSPF, đặc biệt trình cấu hình thiết bị tăng thêm kinh nghiệm cấu hình giao thức định tuyến thiết bị truyền thông 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO Chuyên đề định tuyến, Hoàng Trọng Minh Cisco – OSPF Design Guide – 2005 Cisco Networking Acadamy Program http://www.Cisco.com http://www.quantrimang.com.vn http://www.sara.com.vn http://www.vnpro.com 30 [...]... Sau một thời gian tìm hiểu về giao thức định tuyến OSPF bản thân đã nắm bắt được những vấn đề cơ bản và một số tính năng nâng cao của giao thức Với việc thực hiện mô phỏng trực tiếp trên packet tracer đã có cái nhìn trực quan hơn về OSPF, đặc biệt trong quá trình cấu hình trên thiết bị đã tăng thêm kinh nghiệm về cấu hình các giao thức định tuyến trên các thiết bị truyền thông 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO... kích hoạt giao thức OSPF hoặc mạng Multiaccess, khi 1 router được bầu làm DR thì nó vẫn là DR cho đến khi 1 trong các điều kiện sau thay đổi - DR bị hỏng - Tiến trình OSPF trên con DR bị hỏng - Cổng Multiaccess ở trên con DR bị hỏng 11 Metric OSPF Metric OSPF được gọi là cost OSPF sử dụng cost như là metric để xác định đường đi tốt nhất, giá trị cost càng nhỏ càng tốt và cost được tính theo công thức: ... động được Trên đâu là vài chức năng được mô phỏng trực quan và kiểm tra và còn nhiều chức năng khác như: - Xác thực - Mã hóa - Tạo các phân vùng trong OPSP (tạo đường hầm) - Thay đổi các giá trị như độ ưu tiên của các router để xem sự thay đổi bình bầu BR, BDR - Chuyển giao giữa các giao thức định tuyến khác như RIP, EIGRP sang OSPF và ngược lại IV KẾT LUẬN Sau một thời gian tìm hiểu về giao thức định... reference-Bandwidth” Cost của một tuyến đường là giá trị tích lũy từ 1 router tới router kế tiếp cho tới khi đến đích III MÔ PHỎNG Mô hình 1: 22 Kết quả duyệt web với tên miền ktvt.com trên PC2 sau khi cấu hình OSPF Kết quả kiểm tra các tuyến Mô hình 2: Bình bầu BR và BDR theo mô hình mạng multi-access Kết quả: Sẽ thấy là DR và RB BDR và RA theocónguyên vớilàđộDROTHER ưu tiên như nhau thì chọnRC router... BDR Để giảm lưu lượng truy cập trên các mạng multiaccess, OSPF bầu 1 DR và 1 BDR DR có nhiệm vụ cập nhật router khác (gọi là DROthers) khi có sự thay đổi ở trong mạng BDR để dự phòng cho DR 5 Thuật toán OSPF Mỗi router OSPF duy trì 1 link-state database chứa các LSA nhận được từ tất cả router khác Khi 1 router đã nhận được tất cả các LSA và xây dựng link-state địa phương, OSPF sử dụng thuật toán Dijkstra’s... mạng thể hiện trong hệ đo lượng (metric), các bộ định tuyến phải được cập nhật giá trên tuyến liên kết Một trong khi có sự thay đổi tôp mạng hoặc lưu lượng các node mạng phải khởi tạo và tính toán lại tuyến đường đi 6 Xác thực Giống như các giao thức định tuyến khác OSPF có thể được cấu hình để xác thực RIPV2, EIRP, OSPF, IS-IS và BGP tất cả đều được cấu hình để mã hóa và xác thực thông tin định tuyến... 192.168.10.2 R3: 192.168.10.10, which is higher than either 172.16.1.33 or 192.168.10.6 8 Bảng định tuyến Xét mô hình như hình vẽ sau khi mạng hội tụ thì mỗi router sẽ có 1 bảng định tuyến của nó như trong hình vẽ Ta dùng lệnh “show ip route” để thấy bảng định tuyến của từng router 9 Kiểu mạng của OSPF OSPF có 5 kiểu mạng o Point-to-pont o Broadcast multiaccess o Nonbroadcast Multiaccess (NBMA) o Point-to-multipoint... của bất kỳ cổng vật lý nào của nó đang hoạt động Ví dụ: Cho mô mình như hình vẽ Bởi vì chúng ta đã không cấu hình router id hoặc cổng loopback nên chúng ta xác định router id dựa vào điều kiện thứ 3, ta có thể sử dụng lệnh “show ip protocol” để kiểm tra router id.1 số IOS không hiển thị được như hình vẽ thì chúng ta sử dụng lệnh “show ip ospf interface” Như thể hiện trong hình router id của mỗi router... xóm trên RA Hình dưới ta thấy nguồn thông tin định tuyến cập nhật từ các hàng xóm Ta sẽ thay đổi khoảng thời gian gửi nhận các bản tin, chi phí cost = 10, tức là giá trị cost được thay đổi trực tiếp = 10 khác với câu lệnh thay đổi băng thông lúc này là cost = 10^8/băng thông (kbps) Kết quả sau khi thay đổi Chú ý: nếu ta thay đổi giá trị thời gian bản tin hello và dead thì phải thay đổi đồng thời trên. .. node tiếp theo của r trên đường tới d – là giá của liên kết từ r tới s Tính toán: Bảng định tuyến trong mỗi node r được khởi tạo như sau: = 0; s : s ≠ thì ; Gọi Ω là tập các nút sau khi thực hiện sau k bước thuật toán: Khởi tạo: , d Ω Bước 1: Ω = r ;, r ≠ s; Bước k: ( w≠ Ω ) , s Ω Thuật toán dừng khi tất cả các node thuộc Ω Khi tính toán đường đi ngắn nhất sử dụng các thuật toán trên đây, thông tin ... Chuyển giao giao thức định tuyến khác RIP, EIGRP sang OSPF ngược lại IV KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu giao thức định tuyến OSPF thân nắm bắt vấn đề số tính nâng cao giao thức Với việc thực mô trực... thức để làm việc với Các giao thức thường RIP, IGRP, EGRP, IS-IS,BGP4 OSPF OSPF giao thức định tuyến nhóm link-state thường triển khai hệ thống mạng phức tạp Giao thức OSPF tự xây dựng chế riêng... tụ Chu kỳ hội tụ OSPF ngắn tốn lưu lượng đường truyền Chính lý nên em lựa chọn đề tài tìm hiểu giao thức định tuyến OSPF đưa mô hình mô trực quan sinh động phần mềm mô Packet Tracer CISCO Xin