Tài liệu Chuyên đề tốt nghiệp: Giao thức nội miền IGRP doc

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP TEÂN ÑEÀ TAØI Giao thức nội miền IGRP SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 1 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU . 3 1.Định Nghĩa .4 2. Đặc Điểm Của IGRP .4 2.1 Nhược điểm 6 2.2 Ưu điểm .6 2.3 Bảng so sánh với các giao thức định tuyến khác 7 3.Thông Số Định Tuyến Của IGRP .8 4.Hoạt động và đặc trưng .9 5.Định tuyến theo vecto khoảng cách 14 5.1 Đặc điểm của giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách 15 5.2 Thuật toán 16 5.3 Cập nhập thông tin định tuyến .17 5.4Lỗi định tuyến lặp 17 6.Tính ổn định của IGRP .18 6.1 Tránh định tuyến lặp vòng bằng đường cắt ngang 19 6.2 Quá trình ngăn ngừa sự cố 19 6.3 Tránh lặp vòng với thời gian giữ chậm 21 Kết Luận .23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 2 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP LỜI MỞ ĐẦU Định tuyến đơn giản chỉ là tìm đường đi từ mạng này đến mạng khác. Thông tin về những con đường này có thể được cập nhật tự động từ các router khác hoặc do người quản trị mạng chỉ định cho router. Giao thức định tuyến khác với giao thức được định tuyến cả về chức năng và nhiệm vụ. 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 nó biết cho các router khác. Từ đó, các router có thể xây dựng và bảo trì bảng định tuyến của nó. Trong bài này ta giới thiệu về định tuyến và giao thức định tuyến IGRP đây là 1 giao thức định tuyến động và là giao thức định tuyến nội miền nên ta cần chú ý một số yếu tố như: độ lớn của hệ thống mạng, băng thông, các đường truyền, khả năng của router, các router… ngoài ra ta còn phải chú ý đến đặc điểm, thông số định tuyến, cách thức hoạt động, sử dụng thuật toán và tính ổn định của giao thức định tuyến IGRP. SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 3 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP 1. Định Nghĩa IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) là giao thức nội miền được phát triển độc quyền của Cisco. • Là giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách. • Sử dụng băng thông, tải, độ trễ và độ tin cậy của đường truyền làm thông số lựa chọn đường đi. • Cập nhật theo định kỳ mặc định là 90 giây. 2. Đặc Điểm Của IGRP IGRP là giao thức nội miền và định tuyến theo vecto khoảng cách. Giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách chọn lựa đường đi bằng cách so sánh vecto khoảng cách. Router chạy giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách thực hiện gửi bảng định tuyến theo định kỳ cho các router lân cận. Dựa vào thông tin cập nhật, router thực hiện được 2 nhiệm vụ sau: • Xác định mạng đích tới. • Cập nhật sự cố đường đi trên mạng. IGRP là giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách do Cisco phát triển nên. IGRP thực hiện cập nhật trong phạm vi một hệ tự quản, sau đây là các đặc điểm chính của IGRP: • Khả năng thích ứng với cấu trúc mạng phức tạp và không xác định. • Khả năng linh hoạt với các đặc tính băng thông và độ trễ khác nhau. • Khả năng mở rộng cho hệ thống mạng lớn. IGRP sử dụng băng thông và độ trễ làm thông số định tuyến. Ngoài ra IGRP còn có thể cấu hình để sử dụng nhiều thông số khác để định tuyến. Sau đây là các thông số mà IGRP có thể sử dụng để định tuyến : • Băng thông (Bandwidth). • Độ trễ (Delay). • Độ tải (Load). • Độ tin cậy (Reliability). SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 4 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP • Đơn vị truyền tải lớn nhất (Maximum transfer unit) MTU. IGRP là một trong những giao thức tính theo vecto khoảng cách, tức là chỉ hiểu phân lớp đầy đủ (classfull). Nghĩa là không chứa mặt nạ mạng con (subnet mask) trong các thông tin cập nhật định tuyến (routing update). Do không có khả năng mang các thông tin cập nhật nên dẫn đến có một vài hạn chế trong các thiết kế mạng dùng giao thức này. Các giao thức nhóm không phân lớp (classful) gồm RIPv1 và IGRP. Các đặc điểm của một giao thức không phân lớp gồm: - Thực hiện quá trình tổng kết ở ranh giới các mạng - Các router được trao đổi giữa các mạng được tổng kết theo địa chỉ của IANA (Internet Assigned Numbers Authority ). - Bên trong một mạng, các lớp mạng con trao đổi với nhau bởi router mà không cần giá trị mặt nạ mạng. Do đó giá trị mặt nạ mạng (subnet mask) phải có cùng giá trị cho tất cả các giao diện trong cùng mạng. Nếu có một cổng vào ra trong bảng định tuyến cho một mạng cụ thể, gói IP sẽ được chuyển về địa chỉ đích đó. Nếu địa chỉ đích là không biết, gói thông tin (datagram) sẽ bị loại bỏ (drop). Nếu ta có cấu hình mạng mặc định cho route, mạng mặc định sẽ được dùng. Tuy nhiên mạng mặc định chỉ được dùng trong định tuyến không phân lớp (classful routing) nếu router không có kiến thức về mạng đích ở bất kỳ mức nào. Như vậy nếu mạng chính (major network) là biết, gói IP sẽ bị loại bỏ cho dù có một mạng mặc định. - Ở chế độ mặc định, IGRP tính toán metric dựa trên các thông số băng thông (bandwidth) và độ trễ (delay). IGRP có thời gian cập nhật dài hơn RIP, có khả năng hỗ trợ cân bằng tải với metric không bằng nhau. IGRP không hỗ trợ mạng liên miền (discontiguous network) VLSM (Variable-Length Subnet Mask). Ở chế độ mặc định - Bảng định tuyến cập nhật sẽ gửi toàn bộ bảng định tuyến để cập nhật thông tin sau khoảng thời gian trung bình là 90 giây thời gian cập nhật (update timer). Địa chỉ đích của các gói tin cập nhật này là 255.255.255.255 (all-hosts broadcast). - Thời gian bộ định tuyến tồn tại quá hạn trong bảng định tuyến khi không có cập nhật mới là 270 giây (thời gian không hợp lệ/ thời gian quá hạn). Khi router ngừng gửi cập nhật định tuyến trong thời gian không hợp lệ, các route sẽ ở trong tình trạng là quá hạn. SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 5 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP - Thời gian giữ chậm Router sẽ không nhận bất cứ cập nhật mới của route này trong khoảng thời gian 280 giây. - Khoảng thời gian router phải chờ trước khi xoá router ra khỏi bảng định tuyến là 630 giây. - IGRP quảng bá (broadcast) toàn bộ bảng định tuyến ngoại trừ các router bị chặn bởi đường cắt ngang (split-horizon) đến lân cận của nó theo chu kỳ (mặc định thời gian cập nhật là 90s). - IGRP tổng kết địa chỉ của nó ở biên mạng. - IGRP quảng bá gói tin yêu cầu IGRP nhu cầu phát rộng gói tin ra tất cả các giao diện chạy IGRP khi vừa khởi động và thực hiện kiểm tra các cập nhật được nhận để xem thử địa chỉ nguồn của gói tin có thuộc về cùng mạng trong cập nhật mà nó được nhận hay không. - Các cập nhật cổng vào ra mới với metric được đặt trong bảng định tuyến, và một cổng vào ra sẽ thay thế cổng vào ra cũ hơn đến cùng một đích chỉ khi metric của nó nhỏ hơn. - Đường chia cắt (Split horizon) với quá trình ngăn ngừa (poisoned reverse), cập nhật tức thời (triggered update) và thời gian giữ chậm (holddown timer) được sử dụng để tăng độ ổn định trong mạng. - IGRP sử dụng hệ thống tự trị (autonomous system) AS. Một hệ thống tự trị IGRP là một miền tiến trình IGRP là tập hợp các router có cùng một giao thức là tiến trình IGRP. IGRP cho phép thiết lập nhiều miền xử lý trong môi trường IGP. Các xử lý này được cách li với nhau và chỉ giao tiếp với nhau khi thực hiện phân phối (redistribute) giữa chúng. 2.1 Nhược điểm Trước những nhược điểm vốn có của RIP như: metric là hop count, kích thước mạng tối đa là 15 hop. IGRP cũng có những nhược điểm đó là giao thức độc quyền của Cisco. IGRP có một nhược điểm là không hỗ trợ địa chỉ mạng con có độ dài không thay đổi VLSM (Variable Length Subnet Masks). 2.2 Ưu điểm SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 6 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP Ưu điểm nữa của IGRP so với RIP là nó hỗ trợ được Chia sẻ tải không cân bằng (unequal-cost load sharing) và thời gian cập nhật lâu hơn RIP gấp 3 lần. Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm của mình so với RIP. Cisco đã phát triển một giao thức độc quyền của riêng mình là IGRP để khắc phục những nhược điểm của RIP. Cụ thể là metric của IGRP là sự tổ hợp của 5 yếu tố, mặc định là băng thông (bandwidth) và độ trễ (delay). IGRP không sử dụng hop count trong metric của mình, tuy nhiên nó vẫn theo dõi tính được bước truyền. Một mạng cài đặt IGRP thì kích thước mạng có thể lên tới 255 hop. Do đó mà giao thức IGRP có thể phát triển được cho các hệ thống mạng có cấu trúc và phức tạp hơn. 2.3 Bảng so sánh với các giao thức định tuyến khác SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 7 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP Các giao thức đươc sử dụng trong phương pháp định tuyến Các đặc trưng RIPv1 RIPv2 IRGP EIGRP OSPF Khoảng cách vectơ x x X x Trạng thái đường x Tự động tóm tắt định tuyến x x X x Hỗ trợ VLSM 1 x x x Tương thích với sản phẩm thứ ba x x x Thích hợp Nhỏ Nhỏ Vừa Lớn Lớn Thời gian hội tụ về trạng thái cân bằng Chậm Chậm Chậm Nhanh Nhanh Giá trị định tuyến Hopcount Hopcount ~BW+D ~BW+D ~ 10E8/BW Giới hạn hop count 15 15 255 224 Cân bằng tải cùng giá trị định tuyến x x X x x Cân bằng tải không cùng giá trị định tuyến X x Thuật toán Bellman- Ford Bellman- Ford Bellman- Ford DUAL Dijkstra 3.Thông Số Định Tuyến Của IGRP Việc tính toán thông số định tuyến từ nhiều thông số của đường đi như vậy sẽ cho kết quả chính xác hơn so với RIP chỉ dựa vào thông số là số lượng lớn. Nguyên tắc thì đường nào có thông số định tuyến nhỏ nhất là đường đi tốt nhất. SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 8 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP Sau đây là các thông số của đường đi mà IGRP sử dụng để tính toán thông số định tuyến: • Băng thông (Bandwidth): Giá trị băng thông thấp nhất của đường truyền. • Độ trễ (Delay): Tổng độ trễ dọc theo đường truyền. • Độ tin cậy (Reliability): Độ tin cậy trên một đường liên kết đích được xác định dựa trên hoạt động trao đổi các thông điệp keepalive. • Độ tải (Load) : Độ tải của đường truyền tính bằng bit/giây. • Maximum transfer unit (MTU) : đơn vị truyền tối đa trên đường truyền. Thông số định tuyến được tính dựa vào một công thức tính từ 5 thông số trên. Mặc định thì trong công thức này chỉ có băng thông và độ trễ. Còn thông số khác chỉ được sử dụng khi được cấu hình. Ta có thể cấu hình băng thông và độ trễ cho cổng giao tiếp của Router. Đường nào có băng thông lớn hơn sẽ có thông số định tuyến nhỏ hơn, tương tự như đường nào có độ trễ ít hơn thì sẽ có thông số định tuyến nhỏ hơn. 4. Hoạt động và đặc trưng IGRP có rất nhiều điểm chung với RIP, chúng cũng là giao thức đầy đủ theo vecto khoảng cách (classfull distance vector protocol) cũng như định kỳ gửi toàn bộ bảng định tuyến (routing table) ra tất cả giao diện hoạt động (active interface). Cũng giống như RIP, IGRP cũng quảng bá các gói yêu cầu (broadcasd Request packet) ra các giao diện hoạt động (active interface) khi khởi động và cẩn thận kiểm tra các cập nhật các gói tin nhận được xem địa chỉ nguồn (source address) của gói tin đó có cùng mạng mà cập nhật được nhận. Giống như RIP nó cũng không gửi mặt nạ mạng con trong thông tin định tuyến. IGRP sử dụng khái niệm Autonomous System (AS), một IGRP AS là một vùng IGRP tập hợp các router có chung routing protocol là một IGRP xử lý. Cho phép nhiều IGRP AS tồn tại bên trong một AS có nghĩa là người quản trị có phân đoạn mạng tốt hơn. Người quản trị có thể tạo một IGRP AS cho mỗi vùng định tuyến (routing domain), giúp cho việc điều khiển thông tin giữa các mạng tương tác tốt hơn. IGRP thừa nhận 3 loại tuyến đường trong thông tin cập nhật: SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 9 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP • Đường nội bộ (Interior route): mạng nối trực tiếp với router. Nếu một cổng giao tiếp của router kết nối vào một mạng không có chia thành nhiều mạng thì router không có đường nội bộ trong mạng đó. • Đường hệ thống (System route): là đường tới địa chỉ mạng mà bị tổng kết bởi bộ định tuyến mạng bên đường biên (network border router). Router học về đường hệ thống bằng cách nhận biết các mạng kết nối trực tiếp vào nó và học từ các thông tin cập nhập từ các router IGRP khác. Trong IGRP, các thông tin về đường hệ thống không có thông tin về subnet tương ứng. • Đường ngoại vi (Exterior route): là đường học qua IGRP từ IGRP AS khác, nó cung cấp thông tin sử dụng bởi bộ định tuyến mặc định (default route). Thông thường thì đây là cổng nối của router để đi ra ngoài. Phần mềm Cisco IOS sẽ chọn một đường trong số những đường ngoại vi của IGRP để làm cổng vào ra. Router sẽ sử dụng đến đường gateway khi không tìm được đường nào khác để đến mạng đích. Nếu trong một hệ tự quản có nhiều đường ngoại vi để kết nối ra ngoài thì mỗi router có thể chọn cho mình một cách nối khác nhau. a/ Chu kỳ thời gian của IRGP (IGRP Timer) Chu kỳ update của IGRP là 90 giây, IGRP có sử dụng nhân tố tuỳ chọn ngẫu nhiêu (random) 20% để ngăn chặn sự đồng bộ thời gian cập nhật. Khoảng thời gian giữa 2 lần nhận dạng biến đổi từ 72 đến 90 giây. Khi một tuyến đường đầu tiên được học, thời gian không được phép (invalid timer) cho tuyến đó là 270 giây hay là gấp 3 lần thời gian cập nhật. Flush timer được thiết lập với giá trị là 630 giây_ gấp 7 lần thời gian cập nhật. Mỗi lần tuyến được cập nhật thì những thông số thời gian này được khởi động lại. Nếu như không được phép (invalid timer) đi qua mà tuyến đường đó không nhận được một câp nhật thì tuyến đường đó sẽ bị đánh dấu là không đến được. Tuyến đường đó sẽ được giữ trong bảng định tuyến và quảng bá với thông tin là tuyến đó không đến được cho đến khi flush timer trôi qua, tuyến đó sẽ được xoá khỏi bảng đinh tuyến. Nếu mạng lỗi hoặc metric của mạng tăng lên, router được đặt trong thời gian kết thúc. Router không chấp nhận thay đổi cho đến khi thời gian giữ chậm kết thúc. Thời gian mặc định là 280 giây SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 10 GVHD: Hoàng Trọng Minh [...]... hạn chế này của IGRP đã được khắc phục trong phiên bản sau của nó cũng do Cisco sản xuất là giao thức EIGRP Giao thức EIGRP hỗ trợ nhiều giao thức mạng khác mà IGRP không hỗ trợ được và nó còn có thời gian hội tụ còn nhanh hơn cả IGRP SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 23 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Hoàng Trọng Minh: Giáo trình chuyên đề định tuyến... cả các router trong hệ thống đều đã được cập nhật là mạng X không truy cập được nữa, khi đó các router đều có nhận biết chính xác về cấu trúc mạng Do đó sau khi thời gian giữ chậm kết thúc thì các router lại cập nhật thông tin như bình thường SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 22 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP Kết Luận IGRP là giao thức nội miền ra đời vào thập niên 80,...CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP Cập nhật thời gian của IGRP gấp 3 lần RIP, điều đó chứng tỏ IGRP tốn ít băng thông hơn cho việc gửi update Nhưng thời gian hội tụ của IGRP sẽ lớn hơn RIP IGRP Thời gian mặc định Cập nhật 90 giây Không cho phép 270 giây Giữ chậm 280 giây Dồn 630 giây b/ Hệ đo của IGRP Metric của IGRP là tổ hợp của các thành phần sau:... ms Khi đó: IGRP Metric = BW + Delay = 6476 + 2110 = 8586 SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 12 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP Giá trị độ trễ của các cổng giao tiếp của router có thể được biết bằng cách dùng lệnh show interfaces Thông tin về giá trị thấp nhất của băng thông trên đường truyền được xác định thông qua các gói cập nhật IGRP c/ Định dạng gói tin IGRP (Packet... để tránh lặp Với quá trình ngăn ngừa này, tuyến đường học được từ cổng giao tiếp sẽ được quảng bá ngược lại cổng giao tiếp đó nhưng được đánh dấu với IGRP metric không chia ra được (unreachable) Ví dụ hình vẽ : Hình 6.2 Quá trình ngăn ngừa SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 19 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP Router 1 nhận thông tin về mạng X với metric là 1 từ router 2 Khi... nhất (Maximum Paths) xác định tối đa có bao nhiêu router tham gia tải cân bằng 5 Định tuyến theo vecto khoảng cách SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 14 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP 5.1 Đặc điểm của giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách Định tuyến theo vecto khoảng cách thực hiện truyền bản sao của bảng định tuyến từ router này sang router khác theo định kỳ Việc... đường mà router có trước đó Trong IGRP thời gian hết hạn mặc định bằng 3 chu kỳ cập nhật cộng thêm 10 giây Cuối cùng thời gian là khoảng thời gian mà router phải chờ trước khi thật sự xóa một con đường trong bảng định tuyến Trong IGRP thời gian xóa bằng 7 lần chu kỳ cập nhật SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 20 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP 6.3 Tránh lặp vòng với thời... s) thì (Crd = Csd + crs và Nrd = s) SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 16 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP 5.3 Cập nhập thông tin định tuyến Hình 5.3 Cập nhật thông tin định tuyến Bảng định tuyến được cập nhật theo chu kỳ hoặc khi cấu trúc mạng có sự thay đổi Điểm quan trọng với giao thức định tuyến là làm sao cập nhật bảng định tuyến một cách hiệu quả Khi cấu trúc mạng thay... tương tự ở router B và E 6 Tính ổn định của IGRP IGRP cũng sử dụng một số kỹ thuật để tăng tính ổn định trong hoạt động định tuyến của nó như: • Đường cắt ngang (Split horizon) • Quá trình ngăn chặn sự cố (Poison reverse) • Thời gian giữ chậm (holddown timer) SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 18 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP 6.1 GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP Tránh định tuyến lặp vòng bằng đường cắt... lân cận đã phát thông tin cập nhập về mạng X lúc nãy) nhưng thông tin này cho biết có đường đến mạng X với thông số định SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 21 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP tuyến tốt hơn con đường mà router có trước đó thì nó sẽ cập nhật thông tin này và kết thúc thời gian giữ chậm Trong suốt thời gian giữ chậm nếu router nhận được thông tin cập nhập một . CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP TEÂN ÑEÀ TAØI Giao thức nội miền IGRP SVTH: Hoàng Minh Dũng Trang 1 GVHD: Hoàng Trọng Minh CHUYÊN ĐỀ TỐT. NGHIỆP GIAO THỨC NỘI MIỀN IGRP 1. Định Nghĩa IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) là giao thức nội miền được phát triển độc quyền của Cisco. • Là giao thức