GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF

Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF (OPEN SHORTEST PATH FIRST) OSPF – Open Shortest Path First giao thức định tuyến link – state điển hình Đây giao thức sử dụng rộng rãi mạng doanh nghiệp có kích thước lớn Một số đặc điểm giao thức OSPF: Mỗi router chạy giao thức gửi trạng thái đường link cho tất router vùng (area) Sau thời gian trao đổi, router đồng bảng sở liệu trạng thái đường link (Link State Database – LSDB) với nhau, router có “bản đồ mạng” vùng Từ router chạy giải thuật Dijkstra tính toán đường ngắn (Shortest Path Tree) dựa vào để xây dựng nên bảng định tuyến OSPF có AD = 110 Metric OSPF gọi cost, tính theo bandwidth cổng chạy OSPF OSPF chạy trực tiếp IP, có protocol – id 89 OSPF giao thức chuẩn quốc tế, định nghĩa RFC – 2328 Các bước hoạt động OSPF: Bầu chọn Router – id Thiết lập quan hệ láng giềng (neighbor) Trao đổi LSDB Tính toán xây dựng bảng định tuyến Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm Router – id: Đầu tiên, router chạy OSPF, phải giá trị dùng để định danh cho cộng đồng router chạy OSPF Giá trị gọi Router – id Router – id router chạy OSPF có định dạng địa IP Mặc định, tiến trình OSPF router tự động bầu chọn giá trị router – id địa IP cao interface active, ưu tiên cổng loopback Hình – Bầu chọn router – id (1) Hình – Bầu chọn router – id (2) Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm Thiết lập quan hệ láng giềng Bước tiếp theo, sau chọn xong router – id, router chạy OSPF gửi tất cổng chạy OSPF loại gói tin gọi gói tin hello Gói tin gửi đến địa multicast dành riêng cho OSPF 224.0.0.5, đến tất router chạy OSPF khác phân đoạn mạng Mục đích gói tin hello giúp cho router tìm kiếm láng giềng, thiết lập trì mối quan hệ Gói tin hello gửi theo định kỳ mặc định 10s/lần Hình – Các router gửi gói tin hello Có nhiều thông tin hai router kết nối trực tiếp trao đổi với qua gói tin hello Trong loại thông tin trao đổi, có năm loại thông tin sau bắt buộc phải match với hai router để chúng thiết lập quan hệ láng giềng với nhau: Area – id Hello timer Dead timer Hai địa IP đấu nối phải subnet (một vài trường hợp yêu cầu subnet – mask) Thỏa mãn điều kiện xác thực Cùng bật tắt cờ stub Ta phân tích thông số nêu Area – id Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm Nguyên tắc hoạt động OSPF router phải ghi nhớ bảng sở liệu trạng thái đường link toàn hệ thống mạng chạy OSPF từ thực tính toán định tuyến dựa bảng sở liệu Để giảm tải nhớ tải tính toán cho router giảm thiểu lượng thông tin định tuyến cần trao đổi, router chạy OSPF chia thành nhiều vùng (area), router lúc cần phải ghi nhớ thông tin cho vùng mà Hình – Kiến trúc phân vùng OSPF Cách tổ chức rõ ràng tiết kiệm tài nguyên mạng tài nguyên router Ngoài ra, cách tổ chức cô lập bất ổn vào vùng: có link router up/down, kiện lan truyền nội vùng gây tính toán lại định tuyến router vùng không ảnh hưởng đến router thuộc vùng khác Mỗi vùng có giá trị định danh cho vùng gọi Area – id Area – id hiển thị dạng số tự nhiên dạng địa IP Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm Một nguyên tắc bắt buộc phân vùng OSPF chia thành nhiều vùng bắt buộc phải tồn vùng mang số hiệu – Area 0, Area gọi Backbone Area vùng khác bắt buộc phải có kết nối nối vùng Khi thực cấu hình phân vùng cho router, ta không gán router vào vùng mà thực gán link router vào vùng Area – id gán cho link router gán cho thân router Khi hai router láng giềng kết nối với qua link, chúng phải thống với area – id link Cả hai router phải gán số area – id cho link kết nối chúng với Nếu điều bị vi phạm, chúng thiết lập quan hệ láng giềng thông qua link không trao đổi thông tin định tuyến qua link Đó điều kiện thứ việc thiết lập quan hệ láng giềng: thống area – id link kết nối Hello timer Dead timer Hello timer khoảng thời gian định kỳ gửi gói tin hello khỏi cổng chạy OSPF Khi router nhận hello từ láng giềng, khởi động Dead timer Nếu sau khoảng thời gian Dead timer mà router không nhận gói tin hello từ láng giềng, coi láng giềng không xóa thông tin mà học từ láng giềng Ngược lại, lần nhận gói tin hello từ láng giềng, Dead timer lại reset Giá trị mặc định hello – timer dead – timer 10s 40s Để hai router thiết lập quan hệ láng giềng với nhau, cặp giá trị bắt buộc phải khớp hai router hai đầu đường link Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm Cùng subnet Hai địa IP1 IP2 đấu nối hai router bắt buộc phải subnet hai router thiết lập quan hệ láng giềng với Một số trường hợp bắt buộc hai địa phải subnet – mask để thiết lập neighbor Thỏa mãn authentication Trong trường hợp để tăng cường tính bảo mật hoạt động trao đổi thông tin định tuyến, thực cài đặt pasword hai router hai đầu đường link Yêu cầu bắt buộc hai password phải khớp hai đầu để hai router thiết lập neighbor (tất nhiên!) Cấu hình xác thực sai dẫn đến không thiết lập neighbor hai router từ dẫn đến không trao đổi thông tin định tuyến Cờ stub Trong kiến trúc đa vùng OSPF có loại vùng gọi vùng stub Vùng stub vùng không tiếp nhận LSA type – Khi ta cho link router thuộc vùng stub bắt buộc đầu link phải gán link thuộc vùng stub Khi gói tin định tuyên trao đổi hai đầu có cờ stub bật lên Sau 05 điều kiện nêu thỏa mãn, hai router thiết lập với mối quan hệ gọi quan hệ láng giềng ký hiệu – WAY Khi router thiết lập quan hệ – WAY với nhau, chúng bắt đầu thực trao đổi bảng sở liệu trạng thái đường link (LSDB – Link State Database) cho Việc trao đổi lan toàn mạng cuối router có trạng thái đường link router mạng, từ chúng thực tính toán sở liệu trạng thái đường link xây dựng bảng định tuyến Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm Trao đổi LSDB LSDB – Link State Database – Bảng sở liệu trạng thái đường link bảng router ghi nhớ trạng thái đường link router vùng Ta coi LSDB “tấm đồ mạng” mà router vào để tính toán định tuyến LSDB phải hoàn toàn giống router vùng Các router không trao đổi với bảng LSDB mà trao đổi với đơn vị thông tin gọi LSA – Link State Advertisement Các đơn vị thông tin lại chứa gói tin cụ thể gọi LSU – Link State Update mà router thực trao đổi với Lưu ý: LSA loại gói tin mà tin LSU thực gói tin chứa đựng tin Việc trao đổi thông tin diễn khác tùy theo loại network – type gán cho link hai router Point – to – point Loại link point – to – point điển hình kết nối điểm – điểm chạy giao thức HDLC PPP nối hai router Hình – Trao đổi LSDB với kết nối point – to – point Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm Trong trường hợp này, hai router láng giềng gửi toàn bảng LSDB cho qua kết nối point – to – point chuyển trạng thái quan hệ từ – WAY sang mức độ gọi quan hệ dạng FULL Quan hệ Full qua kết nối serial point – to – point ký hiệu FULL/ – Broadcast Multiaccess Môi trường Broadcast Multiaccess điển hình môi trường Ethernet LAN Hình – Broadcast MultiAccess Việc trao đổi LSDB diễn hoàn toàn khác môi trường Với môi trường này, router kết nối trực tiếp với thiết lập quan hệ – WAY với Tuy nhiên, router không trao đổi trực tiếp với mà tiến hành trao đổi thông tin thông qua router đầu mối gọi DR – Designated Router Trên kết nối Multi – access, DR router bầu Một router khác bầu làm Backup DR (BDR) để dự phòng cho DR trường hợp DR down Các router lại đóng vai trò DROther Nguyên tắc đặt sau: router DROther trao đổi thông tin định tuyến không gửi trực tiếp cho mà gửi lên cho DR BDR Sau router DR forward lại thông tin xuống cho router DROther khác Khi router gửi thông tin lên cho DR BDR, chúng sử dụng Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm địa multicast 224.0.0.6 DR forward lại thông tin xuống router khác, sử dụng địa 224.0.0.5 Hình – Hoạt động trao đổi thông tin thông qua DR Về quan hệ cặp router lúc này, ta thấy sau: - Các DROther không trao đổi thông tin với nên quan hệ chúng mãi dừng lại mức độ – WAY Thực show bảng neighbor router DROther thấy router hiển thị tình trạng quan hệ với 2-WAY/DROther - Các DROther có trao đổi liệu với DR BDR nên bảng neighbor router DROther, router DR BDR với quan hệ dạng full: FULL/DR FULL/BDR Ngược lại, router DR BDR thấy tình trạng quan hệ router DROther với chúng FULL/DROther Có số lưu ý cho việc bầu chọn DR BDR sau: - Nếu ta cấu hình router nhận giá trị priority 0, router không tham gia vào tiến trình bầu chọn DR BDR, luôn DROther Chúng ta phải lưu ý điều cấu hình cho tất router đấu nối vào môi trường multi – access giá trị priority = router Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm chịu làm DR cho môi trường này! Lỗi dẫn đến lỗ hổng việc trao đổi thông tin định tuyến - Luật bầu chọn DR non – preempt: DR bầu chọn xong, router tham gia vào môi trường multi – access có priority hay router – id cao router DR chiếm quyền DR Chỉ DR down, router khác có hội tranh quyền DR - Một router đóng nhiều vai trò khác nhiều cổng multi – acces khác Ví dụ: DR môi trường Multi – access đấu nối vào cổng F0/0 lại DROther môi trường Multi – acces đấu nối vào cổng F0/1 - Chúng ta không nhầm lẫn kết nối Ethernet nối 02 router kết nối point – to – point, kết nối xem Multi – access Trong trường hợp này, router làm DR, làm BDR, DROther (hình 8) Hình – Đây môi trường Multi – access dù có 02 router Sau hoàn thành xong thao tác trao đổi LSDB, router vùng có bảng sở liệu trạng thái đường link router vùng, hay nói cách khác, router có “tấm đồ mạng” vùng Dựa LSDB này, router chạy giải thuật Dijkstra để xây dựng đường ngắn đến đích đến mạng với gốc router Từ này, router xây dựng lên bảng định tuyến Chi tiết giải thuật Dijkstra xin không đề cập Các bạn quan tâm tìm hiểu thông qua giáo trình Toán rời rạc Lý thuyết đồ thị trường Đại học Bài viết giới thiệu cách OSPF tính toán metric cho đường cách người quản trị nhìn vào sơ đồ mạng Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm để xác định đường mà OSPF chọn mà “chạy” thuật toán Dijkstra đầu Tính toán metric với OSPF Metric OSPF gọi cost, xác định dựa vào bandwidth danh định đường truyền theo công thức sau: Metric = cost = 10^8/Bandwidth (đơn vị bps) Ta phân biệt bandwidth danh định cổng tốc độ thật cổng Hai giá trị không thiết phải trùng giá trị danh định giá trị tham gia vào tính toán định tuyến Ta phải chỉnh giá trị danh định trùng với tốc độ thật cổng để tránh việc tính toán sai lầm định tuyến Hình 10 – Tổng path – cost 66 hay 129? Để tính tổng cost từ router đến mạng đích theo đường (path) đó, ta thực lần ngược từ đích lần cộng dồn cost theo quy tắc vào cộng, không cộng Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm [...]...Đồ án mạng máy tính nâng cao Nhóm 4 để xác định đường đi mà OSPF đã chọn mà không phải “chạy” thuật toán Dijkstra trong đầu Tính toán metric với OSPF Metric trong OSPF được gọi là cost, được xác định dựa vào bandwidth danh định của đường truyền theo công thức như sau: Metric = cost = 10^8/Bandwidth (đơn vị bps) Ta phân biệt giữa bandwidth danh định trên cổng và tốc độ thật của cổng ấy Hai giá... bandwidth danh định trên cổng và tốc độ thật của cổng ấy Hai giá trị này không nhất thiết phải trùng nhau và giá trị danh định mới chính là giá trị được tham gia vào tính toán định tuyến Ta phải chỉnh giá trị danh định này trùng với tốc độ thật của cổng để tránh việc tính toán sai lầm trong định tuyến Hình 10 – Tổng path – cost là 66 hay 129? Để tính tổng cost từ một router đến một mạng đích theo một đường