Tài liệu Báo cáo: Giao thức Đường đi ngắn nhất OSPF ppt

Giao Thức Đường Đi Ngắn Nhất GVHD: Hoàng Trọng Minh TEÂN ÑEÀ TAØI Giao thức Đường đi ngắn nhất OSPF SV: Phạm Tiến Khánh- A06300 1 Giao Thức Đường Đi Ngắn Nhất GVHD: Hoàng Trọng Minh MỤC LỤC Lời mở đầu 3 SV: Phạm Tiến Khánh- A06300 2 Giao Thức Đường Đi Ngắn Nhất GVHD: Hoàng Trọng Minh Lời mở đầu Bưu chính viễn thông và công nghệ thông tin ngày nay rất phát triển.Cuộc cách mạng thông tin đã và đang diễn ra trên hầu hết các nước tiên tiến trên thế giới . Có thể nói thông tin ngày nay đóng vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sông hàng ngày của mỗi con người từ việc ăn gì ở đâu ,xem gì trong những ngày tới đến vấn cổ phiếu tăng giá hay giảm giá hay những vấn đề quan trọng của cả thế giới đều được phản ánh qua thông tin được cập nhật hàng ngày. Điều đó cho thấy mạng lưới viễn thông đã bao trùm trên toàn thế giới . Ngày nay chúng ta cũng không phải lo về việc thiếu hụt băng thông cho truyền tin 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 móc muốn làm việc với 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 phải có những giao thức để làm việc với nhau . Các giao thức đó thường là RIP , IGRP, EGRP, IS-IS,BGP4 và OSPF SV: Phạm Tiến Khánh- A06300 3 Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh Danh mục các từ viết tắt và công thức toán học Các từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt DBD Database description paket Gói mô tả cơ sở dữ liệu LSU Link state update Cập nhật thông tin trạng thái liên kết LSACK Link state acknowledgement Tin báo nhận trạng thái liên kết OSPF Open shorter path fist Giao thứ đường đi ngắn nhất LSA Link state age Tuổi trạng thái liên kết TOS Type of sevice Loại dịch vụ SPF shorter path fist Các loại dịch vụ AS Autonomous system Vùng tự trị SV : Phạm Tến Khánh 1 Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh Danh mục bảng biểu và hỡnh vẽ Bảng Tên bảng Trang Bảng 1.0 Các giao thức định tuyến và tiêu chí so sánh 5 Bảng 1.1 Các kiểu gói OSPF 16 Bảng 1.2 Tiêu đề gói tin OSPF 16 Bảng 1.3 Giá trị kiểu xác nhận 17 Bảng 1.4 Tiêu đề gói chào OSPF 18 Bảng 1.5 Định dạng gói miêu tả cơ sở dữ liệu 20 Bảng 1.6 :Định dạng gói yêu cầu trạng thái liên kết 21 Bảng 1.7 Định dạng chung của gói cập nhật trạng thái liên kết 21 Bảng 1.8 Tiêu đề chung của LSA 22 Bảng 1.9 LSA liên kết router 23 Bảng 2.0 Các loại liên kết ID 24 Bảng 2.1 Giá trị trường TOS 25 Bảng 2.2 Định dạng LSAliên kết mạng 26 Bảng 2.3 Đinh dạng LSA liên kết tóm tắt tới mạng 26 Bảng 2.4 Định dang LSA liên kết router biên 27 Bảng 2.5 LSA liên kết bên ngoài 27 Bảng 2.6 LSA liên kết bên ngoài 27 Hình 1.0 Các khu vực tự trị 7 Hình 1.1 Mô tả 10 Hinh1.2 Đơn mạng OSPF 13 Hình1.3 3 kiểu router 13 Hình 1.4 định tuyến miền trong 14 Hình 1.5 Khu vực tự trị 15 Hình 1.6 Định tuyến vùng ngoài 16 Hình 1.7 Định tuyến liên khu vực 16 Hình 1.8 Cập nhật bảng định tuyến nội miền 17 Hình 1.9 Cập nhật bảng định tuyến 2 vùng 17 Hình 2.0 Cập nhật bảng định tuyến ơ r mạng lõi 19 SV : Phạm Tến Khánh 2 Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh I: Các khái niệm cơ bản 1. Khái niệm về định tuyến : Định tuyến là một tiến trỡnh lựa chọn con đường cho thực thể thông tin chuyển qua mạng, nó cũn được coi là khả năng của một nút trong vấn đề lựa chọn đường dẫn cho thông tin qua mạng. Định tuyến là một khái niệm cốt lừi của mạng IP và nhiều loại mạng khỏc nhau. Định tuyến cung cấp phương tiện tỡm kiếm các tuyến đường theo các thông tin mà thực thể thông tin được chuyển giao trên mạng 2.Khái niệm về giao thức : Để đơn giản ta chỉ cần hiểu giao thức là cách thức giao tiếp. Trong mạng thông tin giữa các máy tính thỡ giao thức rất quan trọng , giao thức chính là cầu nối giữa các máy tính , các hệ thống máy tính và các hệ thống mạng . II: Các giao thức 1.Tổng quan chung về các giao thức : Các giao thức hiênc có gồm có RIP (RIP-1, RIP-2) ; OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS, BGP4. Trong đó thỡ phõn ra làm hai loại Giao thức nội miền và giao thức đa miền Giao thức liên miền gồm: RIP, OSPF … Giao thức liên miền gồm: OSPF, IS_IS… Trong đó thỡ cỏc giao thức đều có những ưu nhược đỉêm riêng được thể hiện qua bảng sau : Tiêu chí Giao thức thông tin dịnh tuyến Định tuyến tĩnh RIP-1 RIP-2 IGRP EIGRP IS-IS OSPF BGPS Thích hợp cho mạng lớn và khó khăn khi thực thi mạng Có Không Không Không Có Có Có Có Dễ cho thi hành Không Có Có Có Có Không Không không Kiểu thuật toán Không DVP DVP DVP DUAL LSP LSP DVP Hỗ chợ địa chỉ Có Có Có Có Có Có Có Có Hỗ trợ CIDRR và VLSM Có Không Có Không Có Không Có Có SV : Phạm Tến Khánh 3 Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh Hỗ chợ chia tải Không Không Không Có Có Có Có Có Hỗ chợ chứng thực Không Không Có Không Có Có Có Có Cho phép đánh trọng số Không Không Không Có Có Có Có Có Hội tụ nhanh Không Không Không Có Có Có Có Có Thủ tục mời chào cho Router láng riềng Không Không Không Không Có Có Có Không Sử dụng quảng bá cho việc cập nhật bảng định tuyến Không Có Có Có Có Có Có Không Bảng 1:các giao thức định tuyến và tiêu chí so sánh 2. Giao thức định tuyến RIPvà OSPF( Lý do ra đời OSPF) Qua bảng so sánh trên đây ta nhận thấy ngay được các khả năng của các giao thức định tuyến và các hạn chế của nó . Trong đó giao thứcRIP là một giao thức định tuyến miền trong được sử dụng cho các hệ thống tự trị. Giao thức thông tin định tuyến thuộc loại giao thức định tuyến khoảng cách vectơ, giao thức sử dụng giá trị để đo lường đó là số bước nhảy (hop count) trong đường đi từ nguồn đến đích. Mỗi bước đi trong đường đi từ nguồn đến đích được coi như có giá trị là 1 hop count. Khi một bộ định tuyến nhận được 1 bản tin cập nhật định tuyến cho các gói tin thỡ nú sẽ cộng 1 vào giỏ trị đo lường (hop count) đồng thời cập nhật vào bảng định tuyến . Trong đó đáng chú ý là RIP- 1 và RIP-2 RIP thực hiện việc ngăn cản vũng lặp định tuyến vô hạn bằng cách thực hiện giới hạn số đường đi cho phép trong 1 đường đi từ nguồn tới đích. Số hop tối đa trong một đường đi là 15. Nếu 1 bộ định tuyến nhận được một bản tin cập nhật định tuyến và tại đây giá trị đo lường trở thành 16 thỡ đích coi như là nút mạng không thể đến được. Nhược điểm của RIP chính là giới hạn đường kính tối đa của 1 mạng RIP là dưới 16 hops. RIP có đặc điểm hoạt động ổn định nhưng khả năng thay đổi chậm. Khi có thay đổi về cấu hỡnh mạng, RIP luụn thực hiện chế độ chia rẽ tầng và áp đặt cơ chế ngăn chặn các thông tin định tuyến sai được phát tán trong các bộ định tuyến. RIP sử dụng các bộ định thời để điều chỉnh hoạt động của mỡnh. Bộ định thời cập nhật định tuyến theo khoảng thời gian định trước, thông thường 30s là bộ định thời lại SV : Phạm Tến Khánh 4 Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh được khởi động lại để cập nhật lại các thông tin định tuyến được gởi từ các bộ định tuyến lân cận. Điều này cũng giúp ngăn chặn sự tắc nghẽn trong mạng khi tất cả các bộ định tuyến cùng 1 thời điểm cố gắng cập nhật các bảng định tuyến lân cận.Chính vỡ điều đó mà người ta đó ghĩ ra cách khắc phục những nhược điểm của RIP để cho ra OSPF một giao thức vừa áp dụng cho đa miền vừa áp dụng cho nội miền III: Giao thức đường đi ngắn nhất (OSPF-open shoter Path Fist) 1.Giao thức đường đi ngắn nhất (OSPF-Open Shortest Path First) Giao thức OSPF là một giao thức định tuyến miền trong được sử dụng rộng rói. Phạm vi hoạt động của nó cũng là một hệ thống tự trị (AS). Các router đặc biệt được gọi là các router biên AS có trách nhiệm ngăn thông tin về các AS khác vào trong hệ thống hiện tại. Để thực hiện định tuyến hiệu quả, OSPF chia hệ thống tự trị ra thành nhiều khu vực nhỏ. Mỗi AS có thể được chia ra thành nhiều khu vực khác nhau. Khu vực là tập hợp các mạng, trạm và router nằm trong cùng một hệ thống tự trị. Tất cả các mạng trong một khu vực phải được kết nối với nhau. Tại biờn của khu vực, cỏc router biờn khu vực túm tắt thụng tin về khu vực của mỡnh và gửi cỏc thụng tin này tới cỏc khu vực khỏc. Trong số cỏc khu vực bờn trong AS, cú một khu vực đặc biệt được gọi là đường trục; tất cả các khu vực trong một AS phải được nối tới đường trục. Hay nói cách khác là đường trục được coi như là khu vực sơ cấp cũn cỏc khu vực cũn lại đều được coi như là các khu vực thứ cấp. SV : Phạm Tến Khánh 5 Hệ thống tự trị (AS) Khu vực 1 Khu vực 2 Router biên khu vực Khu vực đường trục Router đường trục Tới AS khác Router biên AS Hình 1.0: Các khu vực trong một hệ thống tự trị Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh Các router bên trong khu vực đường trục được gọi là các router đường trục, các router đường trục cũng có thể là một router biên khu vực. Nếu vỡ một lý do nào đó mà kết nối giữa một khu vực và đường trục bị hỏng thỡ người quản trị mạng phải tạo một liên kêts ảo (virtual link) giữa các router để cho phép đường trục tiếp tục hoạt động như một khu vực sơ cấp. OSPF là giao thức định tuyến trạng thái liên kết, được thiết kế cho các mạng lớn hoặc các mạng liên hợp và phức tạp. Các giải thuật định tuyến trạng thái sử dụng các giải thuật Shortest Path First (SPF) cùng với một cơ sở dữ liệu phức tạp về cấu hỡnh của mạng. Cơ sở dữ liệu về cấu hỡnh mạng về cơ bản bao gồm tất cả dữ liệu về mạng có liên kết đến bộ định tuyến chứa cơ sở dữ liệu. Giải thuật chọn đường dẫn ngắn nhất SPF là cơ sở cho hệ thống OSPF. Khi 1 bộ định tuyến sử dụng SPF được khởi động, bộ định tuyến sẽ khởi tạo cấu trúc cơ sở dữ liệu của giao thức định tuyến và sau đó đợi chỉ báo từ các giao thức tầng thấp hơn dưới dạng các hàm. Bộ định tuyến sẽ sử dụng các gói tin OSPF Hello để thu nhận các bộ định tuyến lân cận của mỡnh. Bộ định tuyến gửi gói tin Hello đến các lân cận và nhận các bản tin Hello từ các bộ định tuyến lân cận. Ngoài việc sử dụng gói tin Hello để thu nhận các lân cận, bản tin Hello cũn được sử dụng để xác nhận việc mỡnh vẫn đang hoạt động đến các bộ định tuyến khác. Mỗi bộ định tuyến định kỳ gửi các gói thông báo về trạng thái liên kết (LSA) để cung cấp thông tin cho các bộ định tuyến lân cận hoặc cho các bộ định tuyến khác khi một bộ định tuyến thay đổi trạng thái. Bằng việc so sánh trạng thái liên kết của các bộ định tuyến lion kề đ• tồn tại trong cơ sở dữ liệu, các bộ định tuyến bị lỗi sẽ bị phát hiện ra nhanh chóng và cấu hỡnh mạng sẽ được biến đổi thích hợp. Tờ cấu trúc dữ liệu được sinh ra do việc cập nhật liên tục các gói LSA, mỗi bộ định tuyến sẽ tính toán cây đường đi ngắn nhất của mỡnh và tự mỡnh sẽ làm gốc của cõy. Sau đó từ cây đường đi ngắn nhất sẽ sinh ra bảng định tuyến. 1.1Định tuyến động và thuật toán LSA Định tuyến động lựa chọn tuyến dựa trên thông tin trạng thái hiện thời của mạng. Thông tin trạng thái có thể đo hoặc dự đoán và tuyến đường có thể thay đổi khi SV : Phạm Tến Khánh 6 Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh topo mạng hoặc lưu lượng mạng thay đổi. Thông tin định tuyến cập nhật vào trong các bảng định tuyến của các nút (node) mạng trực tuyến, và đáp ứng tính thời gian thực nhằm tránh tắc nghẽn cũng như tối ưu hiệu năng mạng. Định tuyến động xây dựng trên hai yếu tố cơ bản: Mô hỡnh tớnh toỏn và thụng tin trạng thỏi 1.2Thuật toán trạng thái liên kết LSA: Trong thuật toỏn trạng thỏi liờn kết, cỏc node mạng quảng bỏ giỏ trị liờn kết của nú với cỏc node xung quanh tới cỏc node khỏc. Sau khi quảng bỏ tất cả cỏc node đều biết rừ topo mạng và thuật toỏn sử dụng để tớnh toỏn con đường ngắn nhất tới node đớch được mụ tả hỡnh thức như sau: Giả thiết : r là node nguồn, d là node đớch C d r là giỏ thấp nhất từ node r tới đớch d N r d là node tiếp theo của r trờn đường tới d C r s (r,s) là giỏ của liờn kết từ r tới s, Tớnh toỏn: Bảng định tuyến trong mỗi node r được khởi tạo như sau: C r r = 0; ∀s : s ≠ N r d thỡ C r s = ∞; Gọi Ω là tập cỏc nút sau khi thực hiện sau k bước thuật toỏn : Khởi tạo: C r d (r,d) = ∞, ∀ d ∈ Ω Bước 1: Ω = r C r s (r,s) = Min C r s (r,s); N r d =s, ∀ r ≠ s; Bước k: Ω = Ω ∪ w ( w ∉ Ω ) C r d (r,d) = Min [C r s (r,s) + C s d (s,d)] , ∀ s ∉ Ω . Thuật toỏn dừng khi tất cả cỏc node thuộc Ω . Khi tớnh toỏn đường đi ngắn nhất sử dụng cỏc thuật toỏn trờn đõy, thụng tin trạng thỏi của mạng thể hiện trong hệ đo lượng (metric), cỏc bộ định tuyến phải được cập nhật giỏ trờn tuyến liờn kết. Một khi cú sự thay đổi topo mạng hoặc lưu lượng cỏc node mạng phải khởi tạo và tớnh toỏn lại tuyến đường đi ngắn nhất, tuỳ theo giao thức được sử dụng trong mạng. 2.So sánh liên kết động và liên kết tĩnh: Định tuyến động lựa chọn tuyến dựa trên thông tin về trạng thái hiện thời của mạng. Thông tin trạng thái có thể đo hoặc dự đoán và tuyến đường có thể thay đổi SV : Phạm Tến Khánh 7 [...]... định tuyến Các giao thức định tuyến động được chia thành 2 nhóm chính: Giao thức định tuyến véctơ khoảng cách và giao thức định tuyến trạng thái liên kết Ngoài ra còn có nhóm giao thức thứ 3 là nhóm các giao thức định tuyến lai ghép giữa hai nhóm trên hay nói cách khác có các tính chất của cả hai nhóm giao thức: Định tuyến véctơ khoảng cách và định tuyến trạng thái liên kết 2.1 :Giao thức định tuyến... được xác lập, bộ định tuyến có bảng định tuyến mới Việc tính toán tuyến trong giao thức định tuyến véctơ khoảng cách sử dụng thuật toán tính toán con đường ngắn nhất theo kỹ thuật chọn đường phân tán mà đi n hình là thuật toán chọn đường Ford& Fulkerson Kỹ thuật chọn đường này cho phép ta tìm tất cả các con đường đi ngắn nhất từ tất cả các đỉnh tới một đỉnh đích cho trước Giải thuật này được thực hiện... toán tìm đường đi ngắn nhất Dijkstra Thuật toán được đưa ra để tìm đường đi ngắn nhất từ đỉnh s đến tất cả các đỉnh còn lại trong đồ thị có hướng dựa trên cơ sở gán cho các đỉnh các nhãn tạm thời (Khác với Ford&Fulkerson tìm đường đi từ tất cả các đỉnh đến 1 đích) Thuật toán Dijkstra được mô tả như sau: -Đầu vào: Đồ thị có hướng G=(V,E) với n đỉnh SV : Phạm Tến Khánh 13 Giao thức định tuyến OSPF GVHD:... lượng dữ liệu thực được định tuyến Sau khởi động phát tán này, các giao thức định tuyến trạng thái thường chỉ yêu cầu một lượng băng thông tối thiểu để gửi các gói LSA kích hoạt sự kiện không thường xuyên nhằm phản ánh sự thay đổi của cấu hình mạng Việc tính toán tuyến trong giao thức định tuyến véctơ khoảng cách sử dụng thuật toán tính toán con đường ngắn nhất theo kỹ thuật chọn đường tập trung mà đi n... nhiên, cũng có một đường đi sẵn khác tới đích, đó là đi qua router R2 Khi router R1 nhận ra rằng liên kết tới router R3 bị lỗi, nó đi u chỉnh bảng định tuyến và đường đi tới mạng đích sẽ qua router R2 Khi liên kết giữa router R1 và router R3 được khôi phục, router R1 có thể một lần nữa thay đổi bảng định tuyến để chuyển đường đi tới đích là qua router R3 Định tuyến động sử dụng các giao thức định tuyến... sở dữ liệu về cấu hình mạng bao gồm tất cả các LSA đến từ liên mạng • Giải thuật SPF tính toán mạng có thể đạt đến Bộ định tuyến xây dựng cấu hình mạng luận lý như một cây, tự nó là gốc, gồm tất cả các đường dẫn có thể đến mỗi mạng trong toàn bộ mạng đang chạy giao thức định tuyến trạng thái Sau đó, nó sắp xếp các đường dẫn này theo chiến lược chọn đường dẫn ngắn nhất • Bộ định tuyến liệt kê các đường. .. đỉnh đi trước v trong đường đi ngắn nhất từ sv Bước 0 (Khởi động): N0={s} D0(v)=l(s,v) với v không thuộc N0 Bước k (Tính và cập nhật): Nk=Nk-1 giao {w} trong đó w thoả mãn biểu thức: Dk-1(w)=min[Dk-1(v)] với v o thuộc Nk-1 Cập nhật: với mọi v o thuộc Nk: Dk(v)= min [Dk-1(v), Dk-1(w)+l(w,v)] Kiểm tra đi u kiện lặp: Nếu Nk khác V thì lặp bước k+1 ngược lại thì dừng quá trình tính toán 3:V ùng OSPF Hình1.2... Dữ liệu liên kết Loại 1: Kết nối đi mđiểm tới router khác Loại 2: Kết nối đa đi m-đa đi m tới mạng Loại 3: Kết nối tới mạng cụt (stub network) Loại 4: Liên kết ảo Địa chỉ của router lân cận Địa chỉ của router chỉ định Đại chỉ mạng Số hiệu giao diện Địa chỉ của router lân cận Địa chỉ của router Bảng 2.0: Các loại liên kết ID SV : Phạm Tến Khánh 27 Địa chỉ router Mặt nạ mạng Giao thức định tuyến OSPF. .. thể chứa một thẻ tuyến (route tag) ngoài, được các giao thức khác (không phải OSPF) sử dụng Định dạng của LSA này như sau: LSA Header (20 byte, Type=5) Network Mask TOS Metric Forwarding Address Route tag Bảng 2.5: LSA liên kết bên ngoài SV : Phạm Tến Khánh 30 Giao thức định tuyến OSPF GVHD: Hoàng Trọng Minh Để định tuyến một cách tin cậy hơn, giao thức OSPF buộc mọi router phải xác nhận việc nhận gói... Định dạng của gói này như sau: LSA Header (20 byte, Type=5) Link State Header (20 byte) Bảng 2.6: LSA liên kết bên ngoài Tổng Kết : OSPF là một giao thức định tuyến nội miền và đa miền OSPF sử dụng thuật toán đường đi nhanh nhất C ác loại thông báo trạng thái liên kết của OSPF có ý nghĩa hết sức quan trọng với Router nó cho phép Router có khả năng cập nhật bảng định tuyến của bản thân mình và quảng bá . Giao Thức Đường Đi Ngắn Nhất GVHD: Hoàng Trọng Minh TEÂN ÑEÀ TAØI Giao thức Đường đi ngắn nhất OSPF SV: Phạm Tiến Khánh- A06300 1 Giao Thức Đường Đi. giao thức vừa áp dụng cho đa miền vừa áp dụng cho nội miền III: Giao thức đường đi ngắn nhất (OSPF- open shoter Path Fist) 1 .Giao thức đường đi ngắn nhất