GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN IGRP

GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN IGRP Mở đầu: Như chúng ta đã thảo luận ở chương II về mạng IP, chúng ta có thể hình dung một mạng IP là một mạng mà thông tin trao đổi giữa các thiết bị tham gia mạng tuân theo giao thức IP. Theo giao thức này thì mỗi thiết bị mạng hoạt động từ lớp 3 trở lên (tham chiếu mô hình OSI) sẽ có những địa chỉ IP, căn cứ vào những địa chỉ IP này gói tin trao đổi sẽ được đưa đến đích. Việc các gói tin trao đổi trong mạng được chuyển đến đích như thế nào nhất là đối với những mạng cựa kỳ phức tạp như mạng internet toàn cầu hiện nay, thì chúng ta cần thiết phải xem xét một thiết bị mạng quan trọng đó là Router. IV.1 Router IV.1.1 Các thành phần của Router Thực chất Router là thiết bị mạng mà chúng ta đã nghiên cứu sơ qua ở chương II, nó là một thiết bị mạng lớp 3 tham gia vào quá trình định tuyến gói IP, phân đoạn mạng và nhờ những tác dụng như vậy nó đóng vai trò là thiết bị đường trục trong mạng IP. Việc một gói tin đến một Router và được chuyển tiếp đến Router nào sau nó thì hoàn toàn căn cứ vào điạ chỉ IP đích mang trong gói tin. Nếu hiểu theo một cách nào đó thì việc đánh địa chỉ IP hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí địa lý, mỗi vùng sẽ được cấp một dải địa chỉ khác nhau và duy nhất, dải địa chỉ này có thể lại tiếp tục được chia nhỏ hơn cho các vùng nhỏ hơn trong vùng lớn ấy. Mỗi vùng địa chỉ được phân tách cách biệt với nhau thông qua Router. Application Presentation Session Transport Network Data link Physical Application Presentation Session Transport Network Data link Physical Router h.4.1: Router: thiết bị lớp 3 Như vậy một mạng diện rộng (WAN) sẽ bao gồm các Router nối với nhau. Chúng liên lạc với nhau bằng các cầu nối để tạo nên các hệ thống tự trị và trục chính của internet. LAB-B#show running-conf Building configuration . ! Version 12.1 service timestamps debug uptime service timestamps log uptime no service password- encryption ! hostname LAB-B ! ! ! ip subnet-zero ! ! ! ! interface Serial0 no ip address no ip directed-broadcast shutdown ! interface Serial1 no ip address no ip directed-broadcast shutdown ! interface Ethernet0 no ip address no ip directed-broadcast shutdown ! interface Ethernet1 no ip address no ip directed-broadcast shutdown ! interface Bri0 no ip address no ip directed-broadcast shutdown ! ! ip classless no ip http server ! ! line con 0 transport input none line aux 0 line vty 0 4 ! no scheduler allocate end h 4.2 Cấu hình của một Router Xét về cấu tạo của Router: Cũng như máy tính, nếu máy tính có bốn thành phần cơ bản là CPU, bộ nhớ, các giao tiếp như bàn phím, màn hình và cuối cùng là hệ thống bus để trao đổi thông tin giữa các thành phần, thì Router cũng như vậy và cũng có thể coi là một máy tính. Tuy nhiên Router lại là một máy tính có chức năng riêng biệt, thay vì có các thành phần được chỉ định cho các thiết bị xuất video và âm thanh, thiết bị bàn phím và chuột cũng như toàn bộ hệ thống phần mềm GUI thông thường dễ sử dụng của một máy tính hiện đại thì Router lại được dành riêng cho định tuyến. Giống như máy tính cần những hệ điều hành để chạy các ứng dụng phần mềm, Router cũng cần các phần mềm điều hành hoạt động liên mạng (Internetworking Operating Software IOS) để thực thi việc điều khiển cũng như lập cấu hình cho Router. Sau khi được gắn kết bằng những kết nối vật lý, chúng ta chưa thể có quá trình trao đổi các gói tin giữa các Router ngay được mà nhất thiết phải cần quá trình thống nhất hoạt động giữa chúng (được tác động bằng cách đặt cấu hình cho Router). Người làm việc với Router sẽ trao đổi thông tin với nó bằng cách thiết lập các tập lệnh qua bàn phím và nhìn những tác động cũng như cấu hình của Router trên một màn hình hiển thị. Có được quá trình giao tiếp như vậy chính là nhờ các phần mềm điều hành đã được xây dựng và cài đặt sẵn cho thiết bị. Như vậy chúng ta đã phần nào hình dung ra cấu tạo cũng như cách tác động vào Router là thông qua bộ lệnh đã được cài đặt sẵn. Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu hoạt động định tuyến của Router. IV.1.2 Hoạt động định tuyến của Router Như chúng ta biết, Router được dùng để phân đoạn LAN và định tuyến. Vậy có Router sẽ nối với nhau và có Router ngoài nối với nhau còn nối với một LAN. Workstation Workstation Workstation Workstation Workstation Workstation h 4.3: Cấu trúc một mạng IP. Một Router sẽ có nhiều port để thực hiện kết nối với các Router láng giềng và các thiết bị mạng khác. Xem trên hình vẽ h 4.2 về cấu hình của Router ta thấy một Router có nhiều cổng giao tiếp chạy các loại môi trường khác nhau như ethenet 0,1 serial 0,1 bri 0. Mỗi một Router sẽ phân mạng thành các mạng con khác nhau phụ thuộc vào số cổng kết nối, mỗi giao diện kết nối sẽ được đánh một địa chỉ IP khác nhau bởi chúng thuộc về các mạng khác nhau. Chúng ta cũng biết định tuyến là quá trình tìm ra đường dẫn để chuyển gói tin từ nguồn đến đích. Một gói tin được chuyển đến một Router sẽ được quyết định chuyển ra port nào để đến Router tiếp theo, quá trình quyết định đó được gọi là quá trình định tuyến. Còn quyết định như thế nào, căn cứ vào đâu điều này lại lệ thuộc vào các loại giao thức định tuyến khác nhau được cài đặt cho mạng đó. Chúng ta đã hiểu về các thành phần của Router, bây giờ ta sẽ xem xét các thông tin hiển thị tuyến của Router. Trước hết với một Router ban đầu chưa được thiết lập bất cứ cấu hình gì, dùng lệnh: show running-configuration ta được kết quả cấu hình như hình h 4.2 còn nếu sử dụng lệnh show ip interface brief ta sẽ xem được trạng thái kết nối của Router h 4.4. Để một Router sẵn sàng hoạt động chúng ta cần phải thiết lập địa chỉ IP cho các port, lựa chọn các giao thức định tuyến và cuối cùng là thiết lập trạng thái đường dây cũng như giao thức truyền trên đường dây. LAB-B#show ip int brief Interface IP-Address OK? Method Status Protocol Serial0 unassigned YES unset administratively down down Serial1 unassigned YES unset administratively down down Ethernet0 unassigned YES unset administratively down down Ethernet1 unassigned YES unset administratively down down Bri0 unassigned YES unset administratively down down Bri0:1 unassigned YES unset administratively down down Bri0:2 unassigned YES unset administratively down down h 4.4: Kết quả sử dụng lệnh show ip interface brief Xét Router khi nó hoạt động trong hệ thống, luôn thiết lập một bảng gọi là bảng định tuyến. Bảng này quy định các gói tin chuyển đến Router có kết cuối tại mạng nào sẽ được đưa ra. Chúng ta sẽ nghiên cứu bảng định tuyến thông qua lệnh show ip rout lệnh này sẽ cho kết quả với một Router đang thực hành như sau: R2#show ip rout Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, * - candidate default U - per-user static route Gateway of last resort is not set C 10.0.0.0/27 is directly connected, Ethernet0 I 10.0.0.32/27 [100/651] via 10.0.0.2, 00:05:23, Ethernet0 I 10.0.0.96/27 [100/651] via 10.0.0.2, 00:01:25, Ethernet0 I 10.0.0.64/27 [100/651] via 10.0.0.2, 00:03:40, Ethernet0 I 10.0.0.160/27 [100/1040] via 10.0.0.2, 00:08:43, Ethernet0 h 4.5: Kết quả sử dụng lệnh show ip route Về cơ bản một bảng định tuyến bao gồm 5 cột. Cột đầu cho ta biết loại giao thức định tuyến được dùng, các ký hiệu về loại giao thức được chỉ rõ khi ta sử dụng lệnh như trong hình vẽ. Cột tiếp theo cho biết địa chỉ mạng mà chúng ta cần gửi thông tin, cần liên lạc đến. Còn cột tiếp theo có dạng một phân số dạng X/Y, trong đó X thường là địa chỉ của một hệ thống sử dụng loại giao thức định tuyến, còn Y là một tham số quan trọng cho quá trình quyết định tuyến đó là metric- chúng ta sẽ xem xét kỹ tham số này ở phần sau. Cột thứ 4 cho biết địa chỉ giao diện chuyển dữ liệu đến hop tiếp theo (mỗi một hop tương đương với một node mạng). Như vậy chúng ta đã tìm hiểu khá kỹ về cấu trúc của Router và các lệnh hiển thị. Để học kỹ hơn về Router chúng ta có thể theo một khoá CCNA, ở đây người viết không thiên quá nhiều về cách làm việc và kiểm soát Router mà chỉ trình bày bật ra khả năng làm việc định tuyến của nó để phục vụ mục đích trình bày rõ giao thức định tuyến IGRP. Trước khi kết thúc phần này chúng ta cần chú ý một đặc điểm quan trọng là các Router hoạt động trong mạng luôn trao đổi thông tin về mạng cho nhau theo những thời gian định kỳ nhất định. Căn cứ vào các thông tin này Router sẽ có những quyết định về định tuyến đến các vùng mạng khác nhau. IV.2 Định tuyến và các giao thức định tuyến. IV.2.1 Các cơ sở định tuyến Phần trên chúng ta đã nghiên cứu về Router, phần này chúng ta sẽ đi sâu vào xét hệ thống mạng gồm nhiều Router nối với nhau. Sự xác định đường dẫn, cho lưu lượng đi xuyên qua một mây mạng diễn ra tại lớp mạng (lớp 3). Chức năng xác định đường dẫn cho phép Router ước lượng các đường dẫn khả thi để đến đích và thiết lập sự kiểm soát quá trình truyền tin. Thông tin về tuyến có thể được cấu hình bởi người quản trị mạng hay được thu thập thông qua quá trình xử lý động được thực thi trên mạng. Lớp mạng thực hiện quá trình phân phối gói từ đầu cuối đến đầu cuối đảm bảo hiệu quả tốt nhất xuyên qua liên mạng. Lớp mạng dùng bảng định tuyến IP để quyết định tuyến từ nguồn đến đích. Sau khi Router xác định được đường dẫn sẽ dùng, nó sẽ sử lý chuyển tiếp các gói. Nó lấy gói được chấp nhận trên một giao diện và chuyển nó đến giao tiếp khác hay port khác để tiếp tục chuyển gói đến hop tiếp theo. §­êng nµo? h 4.6: Cần thiết phải xác định đường dẫn Một bảng định tuyến IP bao gồm các địa chỉ mạng đích và giao diện chuyển tiếp. Ví dụ như ở hình vẽ trên, nếu một gói muốn đến địa chỉ mạng 172.31.0.0 thì gói sẽ được gửi ra giao diện S0. Định tuyến IP chỉ ra rằng các gói IP datagram đi qua liên mạng tại một thời điểm. Tại mỗi hop, đích kế tiếp được tính bằng cách so trùng địa chỉ mạng đích của datagram với giao diện đầu ra. Nếu không trùng địa chỉ mạng, gói tin sẽ được chuyển tới một giao diện mặc định. Một Router muốn xác định được tuyến thì nó cần nắm thồng tin về mạng, thông tin về mạng sẽ được cập nhật theo những khoảng thời gian nhất định. Mỗi một giao thức định tuyến khác nhau sẽ quy định thông tin cập nhật dùng để quyết định tuyến khác nhau. IV.2.2 Định tuyến tĩnh. Thông tin về tuyến sẽ được cập nhật bởi người quản trị mạng thông qua thao tác nhập bằng tay vào trong cấu hình của Router. Khi mạng có sự cố, người quản trị mạng cần nhanh chóng cập nhật lại thông tin tuyến mới để đảm bảo thông tin được truyền tải. Định tuyến tĩnh có một vài ứng dụng hữu ích cho trường hợp chỉ có một kết nối đơn đến mạng. Loại mạng này người ta gọi là mạng “cụt”. Cấu hình định tuyến tĩnh cho mng ct giỳp ta trỏnh c s tht thoỏt bng thụng dnh cho thụng tin cp nht gia cỏc Router. Mạng cụt Chỉ có một kết nối đơn, không cần các cập nhật định tuyến Cầu nối chuyển mạch hay điểm điểm h 4.7: nh tuyn c nh IV.2.3 nh tuyn mc nh Hỡnh h 4.8 miờu t vic s dng mt tuyn mc nh (default route), mt mc ca bng nh tuyn trc tip hng cỏc gúi n hop k tip khi hop ny khụng c lit kờ mt cỏch tng minh trong bng nh tuyn. Chỳng ta cú th ci t cỏc tuyn mc nh nh mt phn ca cụng vic cu hỡnh tnh. Trong vớ d ang xột, cỏc Router ca cụng ty X ch x lý c t tri thc v topo ca mng mỏy tớnh trong cụng ty ny. Duy trỡ tri thc v mi mng khỏc cú th truy xut n thụng tin qua mõy internet l iu khụng cn thit v khụng th. Thay vỡ vy, mi Router trong cụng ty X c thụng bỏo mt tuyn mc nh m nú cú th dựng c gng t n bt k mt ớch khụng bit rừ no bng cỏch hng trc tip cỏc gúi vo internet. Company X 10.0.0.0 Kh«ng cã entry cho m¹ng ®Ých TruyÒn mÆc ®Þnh Router B B C Internet h 4.8: Định tuyến mặc định IV.2.4 Định tuyến động 1. Sự cần thiết của việc định tuyến động Xét ví dụ thông qua mạng h 4.9 B C A D h 4.9: Sự thích nghi với thay đổi topo mạng Nếu như định tuyến tĩnh chúng ta xét ở trên cho phép các Router định hướng một cách thích hợp cho một gói chạy từ một mạng này đến một mạng khác dựa vào thông tin đã được cấu hình. Router tham khảo bảng định tuyến của nó và theo các chỉ dẫn cố định được lưu trữ để chuyển gói đến hop tiếp theo. Ví dụ trong mạng này chúng ta đặt tuyến tĩnh từ A-D-C, host nguồn ở phía Router A còn host đích ở phía Router C. Gói tin được chuyển từ Router A đến Router D và từ Router D chuyển tiếp đến Router C. Router C làm nhiệm vụ phân phối gói đến host đích. Nếu đường dẫn giữa Router A và D bị hỏng, Router A sẽ không thể chuyển tiếp gói đến Router D bằng tuyến tĩnh. Việc thông tin với mạng đích là không thể, trừ khi Router A được cấu hình bằng tay để chuyển các gói thông tin qua Router B. Chính vì vậy chúng ta cần thiết dùng định tuyến động. Định tuyến động đem đến sự linh hoạt hơn. Tuỳ theo bảng định tuyến được tạo ra bởi Router A một gói có thể đến đích trên tuyến được ưa thích hơn thông qua Router D. Tuy nhiên còn có một đường dẫn khả dụng thứ 2 là thông qua Router B. Một khi Router A nhận ra rằng liên kết đến Router D bị đứt hoặc nghẽn, nó điều chỉnh bảng định tuyến của nó và kiến tạo đường dẫn qua Router B thành đường dẫn được ưa thích nhất để đến đích. Router tiếp tục gửi các gói tin đến đích thông qua liên kết này. Khi đường dẫn giữa Router A và Router D được khôi phục và đưa vào phục vụ, một lần nữa Router A có thể thay đổi bảng định tuyến của nó để chỉ ra đường dẫn được ưa thích nhất. Bên cạnh đó, các giao thức định tuyến động còn có thể định hướng lưu lượng tải từ cùng một phần qua nhiều đường dẫn khác nhau trong một mạng để đạt hiệu suất tốt hơn. Điều này được gọi là chia sẻ tải. 2. Các hoạt động định tuyến động. Sự thành công của định tuyến động phụ thuộc vào hai chức năng cơ bản của Router đó là: • Duy trì một bảng định tuyến. • Phân tán tri thức mạng theo định kỳ dưới dạng cập nhật định tuyến cho các Router khác. Định tuyến động dựa vào một giao thức định tuyến để chia sẻ tri thức mạng cho các Router. Một giao thức định tuyến định ra một tập nguyên tắc được áp dụng vào mỗi Router khi nó thông tin với các Router láng giềng khác. Ví dụ một giao thức định tuyến mô tả : • Làm thế nào để gửi các cập nhật • Tri thức gì được chứa trong cập nhật này. • Khi nào thì gửi tri thức này. • Làm thế nào định vị các nơi nhận cập nhật. Routing Protocol Routing Protocol Routing table Routing table Mét router chuyÓn th«ng tin ®Þnh tuyÕn ®Õn c¸c l¸ng giÒng cña nã  Giao thøc ®Þnh tuyÕn duy tr× vµ ph©n phèi th«ng tin ®Þnh tuyÕn h 4.10: Định tuyến động 3. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn tuyến Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ về thông tin kéo theo sự phát triển mạnh về mạng. Vấn đề của chúng ta là làm sao có thể khai thác tốt tài nguyên mạng hiện có để đảm bảo nhu cầu của người sử dụng cũng như mục đích kinh doanh của nhà khai thác. [...]... router ca bt k nh sn xut no thỡ IGRP li l giao thc mang tớnh ni b khi ch ng dng c cho cỏc sn phm ca Cisco Mc tiờu ca Cisco khi phỏt trin IGRP l mun to ra mt giao thc vi linh hot v l mt giao thc mnh trong truyn ti, phự hp vi cỏc loi giao thc nh tuyn khỏc Mc dự nú ó chng t l mt giao thc nh tuyn ph bin cho mng IP, IGRP ch tng thớch c vi duy nht mt giao thc nh tuyn khỏc trc ú l giao thc CLNP (ISO Connectionless... Vic truy cp v x lý giao thc nh tuyn RIP c x lý lp UDP cũn giao thc IGRP c x lý v truy nhp lp IP ca b giao thc TCP/IP Ta xột thờm mt khỏi nim mi l khỏi nim v h thng t tr (autonomous system) Mt h thng t tr c nh ngha nh mt vựng nh tuyn hay mt vựng x lý IGRP c dựng trong h thng t tr bi vỡ h thng t tr IGRP l vựng x lý giao thc IGRP, vựng x lý ny gm mt tp hp cỏc router s dng chung giao thc nh tuyn Tng... vũng 5 phỳt Giỏ tr tin cy v ti trng c cp nht c 5 s mt ln Metric tng hp cho vic chn tuyn IGRP c tớnh nh sau: Metric=[k1*BWIGRP(min)+(k2*BWIGRP(min))/(256-load)+k3*DLYIGRP(sum)]* *[k5/(rely+k4)] Trong ú BWIGRP(min) l giỏ tr nh nht ca BW IGRP trong tt c giao din dc theo tuyn n ớch v DLYIGRP(sum) l tng tt c cỏc DLYIGRP ca tuyn ú Cỏc giỏ tr k1 n k5 l cỏc trng s cu hỡnh cho tớnh toỏn Trong trng hp mc nh... trong cỏc mng chy ng thi c hai giao thc IGRP v OSPF thỡ vic thay i bng thụng hp lý IGRP s nh hng n quỏ trnh nh tuyn ca OSPF Cỏch tt nht trong trng hp ny nờn thay i tr, vỡ khi ú s m bo hiu qu cho c IGRP v OSPF Bng sau thng kờ mt s giỏ tr chung v tr v bng thụng cho mt s giao din Bng 3 : Thng kờ v tr v bng thụng cho mt s giao din Media Bandwidth (K) BWIGRP Delay(s) DLYIGRP 100M ATM 100000 100 100 10... nh tuyn ton cc ca nú n mt lỏng ging V cn c vo cỏc cp nht ny chỳng ta dựng thut toỏn tỡm ng ch ra tuyn tt nht Xử lý để cập nhật bảng định tuyến này B Xử lý để cập nhật bảng định tuyến này Router A gửi bảng định tuyến đã cập nhật A Các thay đổi topo khiến cho bảng định tuyến cần cập nhật h 4.14: Quỏ trỡnh phỏt hin thay i topo mng 4 nh tuyn vũng v cỏch x lý Network 1, dont touch B A C E D Network 1 down... ng da trờn mt hay mt nhúm cỏc giao thc ni vựng IGP (Interior Gateway Protocol) Chỳng thụng tin vi bờn ngoi thụng qua giao thc ngoi vựng EGP (Exterior Gateway Protocol) Process domain Process domain BGP AS 40 IGRP 30 IGRP 20 AS 10 Routing domain h 4.19: H thng t tr, cỏc vựng nh tuyn v vựng x lý Trong vựng AS 10 ta li chia thnh hai vựng x lý l IGRP 20 v IGRP 30 Cỏc s i sau IGRP nh 20 v 30 c hiu nh l s... tin IPv4 (vỡ gúi tin cp nht IGRP l mt gúi IP) thỡ di ti a ca mt gúi IGRP s l 1500 byte Nh vy mt gúi tin IGRP bao gm phn Header v cỏc thc th tuyn Sau õy chỳng ta xem xột c th cỏc trng trong gúi tin IGRP: Trng version luụn cú giỏ tr bng 1 ( hay 00000001) Trng OPCode s cú giỏ tr bng 1 cho cỏc gúi tin IGRP Request v cú giỏ tr bng 2 cho cỏc gúi tin IGRP Update Mt gúi tin IGRP Request ch cú phn tiờu ... cỏc giao din kt ni trc tip vi Hop Count bng 0, cỏc Router tip theo s ghi li v qung bỏ n cỏc Router tip na vi s hop tng dn IV.3.4 Cu hỡnh IGRP Phn ny nờu cỏch thit lp thc t cho mt vựng s dng giao thc nh tuyn IGRP Mc dự vic cu hỡnh cho IGRP phc tp hn so vi RIP nhng v cu hỡnh c bn nú li khỏ n gin bao gm: cỏc lnh cho Router c s dng thit lp vựng s lý nh tuyn v cỏc lnh c s dng ch th cỏc mng chy giao thc IGRP. .. Connectionless Network Protocol) IV.3.1 Hot ng ca IGRP Mc dự cú nhiu u im vt tri ch ra trờn, IGRP vn tn ti nhiu c im hot ng ging RIP Nú thuc lp giao thc nh tuyn distance vector v vi c trng ca lp thut toỏn ny cỏc thc th ca bng nh tuyn s c phỏt qung bỏ n tt c cỏc router lỏng ging Cng ging nh RIP, IGRP phỏt qung bỏ gúi tin yờu cu (Request) ra tt c cỏc giao din cho phộp IGRP, ng thi nú cng lm nhim v gii hn vựng... 10 s Giỏ tr ny c th hin thụng qua bin DLY IGRP, quan h vi DLY ta quan sỏt c nh lnh show inteface bng biu thc: (xột vớ d tr l 50ms) DLYIGRP=DLY/10 = 5 hay 0x000005 IGRP cng quy nh giỏ tr tr trong trng hp khụng liờn lc c l DLYIGRP=0xFFFFFF Giỏ tr ny tng ng vi tr l 167.8 s, iu ny ng ngha vi giỏ tr tr t u cui n u cui cho phộp trong mt tuyn IGRP l 167 s Bi vỡ IGRP s dng hai giỏ tr rng bng thụng v tr . nhất định. Mỗi một giao thức định tuyến khác nhau sẽ quy định thông tin cập nhật dùng để quyết định tuyến khác nhau. IV.2.2 Định tuyến tĩnh. Thông tin về tuyến. chứng tỏ là một giao thức định tuyến phổ biến cho mạng IP, IGRP chỉ tương thích được với duy nhất một giao thức định tuyến khác trước đó là giao thức CLNP (ISO