tìm hiểu giao thức định tuyến động ospf

.....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin được gửi lời cảm ơn đến thầy Thầy đã hướng dẫn và giúp đỡ chúng em nghiên cứu và hoàn thành tốt đồ án này Những lời nhận xét, góp ý hướng dẫn của thầy đã giúp em có định hướng đúng đắn trong quá trình thực hiện đề tài, giúp

em nhìn ra ưu khuyết điểm của đề tài và từng bước khắc phục để có được kết quả tốt nhất

Em cũng xin cảm ơn thầy cô trong khoa Điện - Điện tử - Công nghệ thông tin Trường Đại Học Công Nghiệp Việt – Hung đã tham gia giảng dậy và truyền đạt kiến thức quý báu trong suốt thời gian vừa qua, giúp em hiểu rõ hơn vấn đề mà mình nghiên cứu để em có thể hoàn thành tốt đồ án này

Tuy có nhiều cố gắng trong học tập, trong thời gian làm đồ án nhưng cũng không thể tránh khỏi sai xót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô để kết quả của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2016

Sinh viên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

I Đặt vấn đề

Bưu chính viễn thông và công nghệ thông tin ngày nay rất phát triển.Cuộc cáchmạng thông tin đã và đang diễn ra trên hầu hết các nước tiên tiến trên thế giới Có thểnói thông tin ngày nay đóng vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống hàng ngày củamỗi con người từ việc ăn gì ở đâu ,xem gì trong những ngày tới đến vấn cổ phiếu tănggiá hay giảm giá hay những vấn đề quan trọng của cả thế giới đều được phản ánh quathông tin được cập nhật hàng ngày Điều đó cho thấy mạng lưới viễn thông đã bao trùmtrên toàn thế giới

Ngày nay chúng ta cũng không phải lo về việc thiếu hụt băng thông cho truyềntin như trước kia thay vào đó là việc làm sao để sử lý gói tin tại các nút là nhanh nhất.Giao thức là một kiểu cách thức giao tiếp, đối thoại Cũng như con người máy mócmuốn làm việc với nhau cũng cần có những cách thức giao tiếp riêng Trong việc truyềntin cũng vậy các Router muốn giao tiếp với nhau cũng cần phải có những giao thức đểlàm việc với nhau Các giao thức đó thường là RIP, IGRP, EGRP, IS-IS,BGP4 vàOSPF

OSPF Là giao thức định tuyến nhóm link-state, thường được triển khai trong các

hệ thống mạng phức tạp Giao thức OSPF tự xây dựng những cơ chế riêng cho mình ,tựbảo đảm những quan hệ của chính mình với các router khác Nó có thể dò tìm nhanhchóng sự thay đổ của topology (cũng như lỗi của các interface ) và tính toán lại nhữngroute mới sau chu kỳ hội tụ Chu kỳ hội tụ của OSPF rất ngắn và cũng tốn rất ít lưulượng đường truyền

Chính vì các lý do trên em đã lựa chọn giao thức định tuyến OSPF và đưa ra các mô

hình mô phỏng trực quan và sinh động bằng phần mềm mô phỏng Packet tracer của

CISCO

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Tìm hiểu giao thức định tuyến động OSPF và giao thức Link state

III Nhiệm vụ của đề tài

- Tìm hiểu sử dụng công nghệ

- Đánh giá ưu khuyết điểm của công nghệ

- Áp dụng ứng dụng minh họa

IV Kết quả đạt được của đề tài

Sau quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài thì đã giải quyết được những yêu cầucấu hình được mô hình mạng

V Bố cục của đề tài

Đề tài gồm 3 chương như sau:

Chương I : Giới thiệu về giao thức định tuyến

Chương II : Giao thức định tuyến OSPF

Chương III : Xây dựng mô hình kết lối mạng OSPF bằng Packey Tracer

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN

1.1 Giới thiệu về định tuyến

Sự phát triển của Internet cũng đồng nghĩa với việc tăng trưởng về quy mô và côngnghệ nhiều loại mạng LAN, WAN,…Và đặc biệt là lưu lượng thông tin trên mạng tăngđáng kể Chính điều đó đã làm cho vấn đề chia sẻ thông tin trên mạng hay là vấn đềđịnh tuyến trở lên quan trọng hơn bao giờ hết Trong việc thiết kế mạng và lựa chọngiao thức định tuyến sao cho phù hợp với chi phí, tài nguyên của tổ chức là đặc biệtquan trọng

Hình 1 : Ví dụ về một mạng máy tính

1.2 Khái niệm định tuyến

- Định tuyến là quá trình chọn lựa các đường đi trên một mạng máy tính để gửi dữliệu qua đó

- Định tuyến chỉ ra hướng, đường đi tốt nhất (best path) từ nguồn đến đích của góitin (packet) thông qua các node trung gian là các router

- Có hai loại đinh tuyến : tĩnh và động

- Trong định tuyến tĩnh, sau khi cấu hình đường đi là cố định Khi thay đổi trongmạng phải cấu hình lại Phù hợp với mạng nhỏ Rất khó triển khai trong mạnglớn

- Dynamic Routing : Định tuyến động chiếm ưu thế trên mạng Intrenet ngày nay.Các đường đi đến đích có tính linh hoạt

- Các kiểu định tuyến động :

+ RIP ( Routing information protocol )

+ IGRP ( Interior Gateway Routing Protocol )

+ EIGRP ( Enhanced IGRP )

+ OSPF ( Open Shortest Path First )

+ IS-IS ( Intermediate System-to-Intermediate System )

+ BGP ( Border Gateway )

- Các thuật toán tìm đường:

- Distance Vector (Véc tơ khoảng cách)

- Dùng cho 3 kiểu định tuyến:

+ RIP (ver 1 & ver 2)

1.3.1 Định tuyến tĩnh (Static Routing)

Định tuyến tĩnh (Static Routing) là người quản trị mạng phải nhập các thông tin vềđường đi cho router Khi cấu trúc mạng có xảy ra bất kỳ sự thay đổi nào thì chính ngườiquản trị mạng phải xóa hoặc thêm các thông tin về đường đi cho router Đường đi nhưvậy được gọi là đường cố định Đối với hệ thống mạng lớn thì công việc bảo trì bảngđịnh tuyến cho router như vậy tốn rất nhiều thời gian Nhưng đối với hệ thống mạngnhỏ, ít có thay đổi thì công việc này đỡ mất công hơn Chính vì định tuyến tĩnh đòi hỏingười quản trị phải cấu hình mọi thông tin về đường đi cho router nên nó không có tínhlinh hoạt như định tuyến động (Dynamic Routing) Trong những hệ thống mạng lớn,định tuyến tĩnh thường được sử dụng kết hợp với giao thức định tuyến động cho một sốmục đích đặc biệt

Hoạt động của Static Routing:

Hoạt động của định tuyến tĩnh có thể chia ra làm 3 bước sau:

1 Đầu tiên, người quản trị mạng phải cấu hình các đường cố định cho router

2 Router cài đặt các đường đi này vào bảng định tuyến

3 Gói dữ liệu được định tuyến theo các đường cố định

Cấu hình đường cố định :

Sau đây là các bước để cấu hình đường cố định :

1 Xác định tất cả các mạng đích cần cấu hình,subnet mask tương ứng vàgateway tương ứng Gateway có thể là cổng giao tiếp trên router hoặc là địa chỉ củatrạm kế tiếp để đến được mạng đích.

2 Vào chế độ cấu hình toàn cục của router

3 Nhập lệnh ip route với địa chỉ mạng đích, subnet mask tương ứng và gatewaytương ứng đã xác định ở bước 1 Nếu cần thì thêm thông số về chỉ số tin cậy

4 Lặp lại bước 3 cho những mạng đích khác

5 Thoát khỏi chế độ cấu hình toàn cục

6 Lưu tập tin cấu hình đang hoạt động thành tập tin cấu hình khởi động bằng

lệnh copy running-config statup-config.

Cấu hình đường mặc định cho router chuyển gói đi:

Đường mặc định là đường mà router sẽ sử dụng trong trường hợp router không tìmthấy đường đi nào phù hợp trong bảng định tuyến để tới đích của gói dữ liệu Chúng tathường cấu hình đường mặc định cho đường ra Internet của router vì router không cầnphải lưu thông tin định tuyến tới từng mạng trên Internet Lệnh cấu hình đường mặcđịnh thực chất cũng là lệnh cấu hình đường cố định, cụ thể là câu lệnh như sau:

Ip route 0.0.0.0 0.0.0.0[next –hop-address/outgoing interface ]

Các bước cấu hình đường mặc định:

+ Vào chế độ cấu hình toàn cục

+ Nhập lệnh ip route với mạng đích là 0.0.0.0 và subnet mask tương ứng là 0.0.0.0.Gateway của đường mặc định có thể là cổng giao tiếp trên router kế tiếp Thông thườngthì chúng ta nên sử dụng địa chỉ IP của router kế tiếp làm gateway

+ Thoát khỏi chế độ cấu hình toàn cục

Lưu lại thành tập tin cấu hình khởi động trong NVRAM bằng lệnh:

copy running-config.

Kiểm tra cấu hình đường cố định:

Các bước kiểm tra cấu hình đường cố định :

+ Ở chế độ đặc quyền, nhập lệnh show running-config để xem tập tin cấu hình đang

Router Hoboken đã được cấu hình đường cố định tới mạng 172.16.1.0 trên Sterling

và tới mạng 172.16.5.0 trên waycross.Với cấu hình như vậy thì node trong mạng172.16.1.0 ở Sterling không thể truyền dữ liệu cho node trong mạng 172.16.5.0 được.Bây giờ trên router Sterling, thực hiện lệnh ping tới một node trong mạng 172.16.5.0

Lệnh ping không thành công Sau đó dùng lệnh traceroute đến node mà ta vừa mới ping để xem lệnh traceroute bị rớt ở đâu Kết quả của câu lệnh traceroute cho thấy

router Sterling nhận được gói ICMP trả lời từ router Hoboken mà không nhận được từrouter Waycross Chúng ta telnet vào router Hoboken Từ router Hoboken thử ping đếnnode trong mạng 172.16.5.0 Lệnh ping này sẽ thành công vì Hoboken kết nối trực tiếpvới Waycross

1.3.2 Định tuyến động (Dynamic Routing)

Giao thức định tuyến khác với giao thức được định tuyến cả về chức năng và nhiệmvụ

Giao thức định tuyến được sử dụng để giao tiếp giữa các router với nhau

Giao thức định tuyến cho phép router này chia sẻ các thông tin định tuyến mà nóbiết cho các router khác Từ đó, các router có thể xây dựng và bảo trì bảng định tuyếncủa nó

Còn giao thức được định tuyến thì được sử dụng để định hướng cho dữ liệu củangười dùng Một giao thức được định tuyến sẽ cung cấp đầy đủ thông tin về địa chỉ lớpmạng để gói dữ liệu có thể truyền đi từ host này đến host khác dựa trên cấu trúc địa chỉđó

Sau đấy là các giao thức được định tuyến:

+ Internet Protocol (IP)

+ Internetwork Packet Exchange (IPX)

Giao thức định tuyến động được sử dụng bởi các router để chia sẻ thông tin về tìnhtrạng của các mạng từ xa.Giao thức định tuyến động thực hiện 1 số hoạt động bao gồm :

1 RIP(Routing Information Protocol)

2 IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)

3 EIGRP(Enhanced IGRP)

4 OSPF(Open Shortest Path First)

5 IS-IS(Intermediate System-to-Intermediate System )

6 BGP (Border Gateway Protocol)

Các thuật toán tìm đường :gồm 2 loại

 Giao thức định tuyến Distance vector : Các giao thức định tuyến thuộc loại nàynhư RIP,IGRP

Hoạt động theo nguyên tắc Neighbors , nghĩa là mỗi router sẽ gửi bảng địnhtuyến của mình cho tất cả router kết nối trực tiếp với nó Các router đó sau đó so sánhvới bảng định tuyến mà mình hiện có và kiểm tra lại các tuyến đường của mình với cáctuyến đường mới nhận được , tuyến đường nào tối ưu hơn sẽ được đưa vào bảng địnhtuyến các gói tin update sẽ được gửi theo chu kỳ (30s với RIP, 90s với EIGRP)

 Giao thức định tuyến Link-state : Các giao thức định tuyến thuộc loại này như :OSPF,IS-IS

Link-state không gửi bảng định tuyến của mình, mà chỉ gửi trạng thái của cácđường link trong linkstate database của mình đi cho các router khác,các router sẽ ápdụng giải thuật SPF(shortest path first),để tự xây dựng bảng định tuyến riêng chomình.khi mạng đã hội tụ,link state protocol sẽ không gửi update định kỳ mà chỉ gửi khinào có sự thay đổi trong mạng

1.4 Giao thức RIP (Routing Information Protocol)

Routing Information Protocol (RIP) là giao thức định tuyến vector khoảng cách(Distance Vector Protocol) xuất hiện sớm nhất Nó suất hiện vào năm 1970 bởi Xeroxnhư là một phần của bộ giao thức Xerox Networking Services (XNS) Một điều kỳ lạ làRIP được chấp nhận rộng rải trước khi có một chuẩn chính thức được xuất bản Mãi đếnnăm 1988 RIP mới được chính thức ban bố trong RFC1058 bởi Charles Hedrick RIPđược sử dụng rộng rãi do tính chất đơn giản và tiện dụng của nó

Giao thức định tuyến RIP có 2 phiên bản RIPv1 và RIPv2

1.4.1 Giao thức RIPv1

Đặc điểm: RIPv1 (RIP phiên bản 1) là giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách

nên quảng bá toàn bộ bảng định tuyến của nó cho các router láng giềng theo định kỳ.Chu kỳ cập nhật của RIP là 30 giây Thông số định tuyến của RIP là số lượng hop, giátrị tối đa là 15 hop

RIPv1 là giao thức định tuyến theo lớp địa chỉ Khi RIP router nhận thông tin vềmột mạng nào đó từ một cổng, trong thông tin định tuyến này không có thông tin vềsubnet mask đi kèm Do đó router sẽ lấy subnet mask của cổng để áp dụng cho địa chỉmạng mà nó nhận được từ cổng này Nếu subnet mask này không phù hợp thì nó sẽ lấy

subnet mask mặc định theo lớp địa chỉ để áp dụng cho địa chỉ mạng mà nó nhận được Một số hạn chế của RIPv1:

- Không gửi thông tin subnet mask trong thông tin định tuyến

- Gửi quảng bá thông tin định tuyến theo địa chỉ 255.255.255.255

- Không hỗ trợ xác minh thông tin nhận được

- Không hỗ trợ VLSM và CIDR (Classless Interdomain Routing)

1.4.2 Giao thức RIPv2

RIPv2 được phát triển từ RIPv1 nên có nhiều đặc điểm giống RIP v1 :

- Là một giao thức định tuyến theo véctơ khoảng cách, sử dụng số hop làm thông sốđịnh tuyến

- Sử dụng thời gian holddown để chống lặp (loop), thời gian này mặc định là 180giây

- Sử dụng cơ chế split horizon để chống loop

- Giá trị hop tối đa là 15

RIPv2 có gửi subnet mask đi kèm với các địa chỉ mạng trong thông tin định tuyến vìvậy RIPv2 có hỗ trợ VLSM và CIDR RIPv2 cũng hỗ trợ việc xác minh thông tin địnhtuyến Vì vậy ta có thể cấu hình cho RIP gửi và nhận thông tin xác minh trên cổng giaotiếp của router bằng mã hóa MD5 hay không mã hóa.

RIPv2 có những ưu điểm hơn như sau:

• Cung cấp thêm nhiều thông tin định tuyến hơn

• Có cơ chế xác minh giữa các router khi cập nhật để bảo mật cho bảng định tuyến

• Có hỗ trợ VLSM (Variable Length Subnet Masking-Subnet mask có chiều dàikhác nhau)

Cấu hình :

Router(config)#router rip (dùng giao thức định tuyến RIP)

Router(config-router)#network địa_chỉ_ip (địa chỉ mạng muốn quảng bá bằng giao thức

Cụ thể là metric của IGRP là sự tổ hợp của 5 yếu tố, mặc định là bandwidth vàdelay: Bandwidth, Delay Load, Reliability, Maximum transfer unit (MTU)

IGRP không sử dụng hop count trong metric của mình, tuy nhiên nó vẫn theo dõiđược hop count Một mạng cài đặt IGRP thì kích thước mạng có thể nên tới 255 hop

Ưu điểm nữa của IGRP so với RIP là nó hỗ trợ được unequal-cost load sharing vàthời gian update lâu hơn RIP gấp 3 lần (90 giây)

Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm của mình so với RIP, IGRP cũng có nhữngnhược điểm đó là giao thức độc quyền của Cisco

1.6 Giao thức EIGRP

EIRGP là giao thức riêng của Cisco, được đưa ra vào năm 1994, được phát triển từ giaothức IGRP EIGRP là một giao thức định tuyến lai (hybrid routing), nó vừa mang nhữngđặc điểm của distance vector vừa mang một số đặc điểm của link-state

Đặc điểm :

- Giao thức độc quyền của Cisco

- Giao thức định tuyến classless (gởi kèm thông tin về subnet mask trong cácupdate)

- Tốc độ hội tụ nhanh

- Sử dụng băng thông hiệu quả

- Chỉ gởi update khi có sự thay đổi trên mạng

- Hỗ trợ các giao thức IP, IPX và AppleTalk

- Hỗ trợ VLSM (Variable – Length Subnet Mask) và CIDR (Classless InterdomainRouting)

- Cho phép thực hiện quá trình summarization tại biên mạng

- Lựa chọn đường đi tốt nhất thông qua giải thuật DUAL

- Xây dựng và duy trì các bảng neighbor table, topology table và routing table

- Metric được tính dựa trên các yếu tố: bandwidth, delay, load, reliability

Router(config)# router eigrp autonomous-system

Router(config-router)# network network-number

Kiểm tra cấu hình EIGRP

- Để kiểm tra xem EIGRP đã được cấu hình đúng chưa bạn dùng lệnh show ip route

- Để kiểm tra xem cổng Ethernet đã được cấu hình đúng chưa thì bạn dùng lệnh

show interface fa0/0.

- Để kiểm tra EIGRP đã được chạy trên router chưa thì bạn dùng lệnh show ip

• Debug ip eigrp events

• Debug ip eigrp transactions

CHƯƠNG II GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF

2.1 Khái niệm

OSPF là giao thức định tuyến dạng Link-State dựa trên chuẩn mở được phát triển đểthay thế phương thức Distance Vector (RIP) RIP là một giao thức định tuyến đượcchấp nhận trong những ngày đầu của mạng và Internet,nhưng do phụ thuộc vào sốlượng hop mà router có thể đi được chỉ là 15 nên RIP nhanh chóng không thể chấp nhậnđược trong các mạng lớn hơn Các mạng lớn hơn cần 1 giải pháp định tuyến mạnh mẽhơn OSPF là 1 giao thức định tuyến classless mà sử dụng khái niệm vùng cho khả năng

mở rộng Nó sư dung thông số cost để tính đường đi tốt nhất OSPF sử dụng băng thôngnhư là thước đo chi phí

2.2 OSPF giải quyết các vấn đề

 Tốc độ hội tụ nhanh

 Hỗ trợ VLSM (Variable length subnet mask)

 Kích thước mạng có thể hỗ trợ lớn

 Chọn đường theo trạng thái đường link hiệu quả hơn distance vector

 Đường đi linh hoạt hơn

 Hỗ trợ xác thực (Authenticate)

2.3 Đóng gói bản tin OSPF

Phần dữ liệu của 1 thông báo OSPF được đóng trong 1 gói.Trường dữ liệu này cóthể bao gồm 1trong 5 loại bản tin OSPF

Các gói tiêu đề OSPF được gửi kèm với mỗi gói tin OSPF,bất kể loại bản tin nàocủa OSPF.Các OSPF header và loại gói dữ liệu cụ thể được gói gọn trong gói tinIP.Trong gói tiêu đề IP,trường giao thức được thiết lập bằng 89 để cho biết là OSPF,vàđịa chỉ đích được thiết lập là 1 trong 2 địa chỉ multicast :224.0.0.5 hoặc 224.0.0.6.Nếugói OSPF được đóng gói trong 1 khung Ethernet,địa chỉ MAC đích cũng là 1 địa chỉmulticast : 01-00-5E-00-00-05 or 01-00-5E-00-00-06

Hình 3 Đóng gói bản tin OSPF

2.4 Các loại gói tin OSPF

 Hello : dùng để thiết lập và duy trì mối quan hệ hàng xóm với những routerkhác

 DBD : gói tin này dùng để chọn lựa router nào sẽ được trao đổi thông tin trước(master/slave)

 LSR : Link state request gói tin này dùng để chỉ định loại LSA dùng trong tiếntrình trao đổi gói tin DBD

 LSU : Link-state update được sử dụng để trả lời LSRs cũng như công bố thôngtin mới.LSUs chứa 7 loại khác nhau của LSAs

 LSAck : khi 1 LSU được nhận,router gửi 1 Link-State Acknowledgement(LSAck) để xác nhận LSU

2.5 Gói tin Hello

Gói OSPF loại 1 là gói OSPF Hello.Các gói Hllo được sử dụng để :

 Khám phá hàng xóm OSPF và thiết lập hàng xóm gần kề

 Quảng bá các thông số ở trên 2 con router mà đã là hàng xóm của nhau

Bầu chọn DR va BDR ở trên mạng multiaccess và ethernet như Frame Relay

2.5.1 Thiết lập hàng xóm

Trước khi 1 router OSPF gửi trạng thái liên kết của nó tới tất cả các router khác,trước tiên nó phải xác định xem có bất kỳ hàng xóm OSPF nào ở trên bất kỳ liên kết

nào của nó Trong hình, router OSPF đang gửi những gói Hello ra tất cả các cổng của

nó cho phép các cổng của nó xác định xem có bất kỳ hàng xóm nào ở trên liên kết đókhông Thông tin ở trong OSPF Hello bao gồm OSPF Router ID của router đang gửigói Hello Nhận 1 gói OSPF Hello ở trên giao diện xác nhận cho 1 router mà có routerOSPF khác ở trên liên kết này.Sau đó OSPF được thiết lập là hàng xóm gần kề

Hình 4 Giao thức Hello

2.5.2 OSPF Hello và Dead Interval

Trước khi 2 router có thể hình thành hàng xóm gần kề,chúng phải đòng ý về 3 giátrị thời gian Hello,cùng thời gian duy trì Dead Interval,và kiểu mạng

Thời gian Hello chỉ ra việc goi Hello gửi thường xuyên thế nào mặc định với mạngmultiaccess và point-to-point là 10s và 30s với mạng non-broadcast multiaccess(NBMA)

Trong hầu hết trường hợp,gói OSPF Hello gửi như multicast đến 1 địa chỉ dànhriêng cho tất cả SPF router tại 224.0.0.5.Sử dụng địa chỉ multicast cho phép thiết bị bỏqua các gói dữ liệu nếu các cổng của nó không được kích hoạt để chấp nhận các gói tinOSPF Dead Interval là thời gain mà router chờ trước khi cho hàng xóm vào trạng tháidown thời gian này theo cisco mặc định là gấp 4 lần thời gian Hello Với mạngmultiaccess và point-topoint là 40s và với NBMA là 120s