OSPF l một giao thức định tuyến trạng thái liên kết đ/ợc sử dụng bởi các bộ định tuyến để xây dựng v duy trì một cơ sở dữ liệu của topo mạng trong một hệ thống tự trị AS (Autonomous System). Nó l một dạng cơ sở dữ liệu m trên cơ sở đó bộ định tuyến tính toán bảng định tuyến để sử dụng chuyển các gói tin tới đích. IETF thiết kế giao thức OSPF nhằm giải quyết một số mục tiêu sau:
o OSPF bao gồm việc định tuyến theo kiểu dịch vụ, ng/ời quản lý có thể c i đặt nhiều tuyến đ/ờng đi đến một đích n o đó, mỗi tuyến đ/ờng đ/ợc sử dụng riêng cho một độ /u tiên hay một loại dịch vụ. Khi gửi gói tin đi, bộ định tuyến chạy
OSPF sẽ sử dụng cả địa chỉ đích v vùng kiểu dịch vụ trong phần đầu IP để chọn tuyến đ/ờng.
o OSPF cung cấp cơ chế cân bằng l/u l/ợng. Nếu nh/nh quản lý xác định nhiều tuyến đ/ờng đi đến mục đích n o đó v với cùng một giá trị bộ đo l/ợng, thì bộ định tuyến có thể chọn ph/ơng pháp chia tải để gửi gói tin.
o Để cho phép sự phát triển v l m cho các mạng tại các đơn vị dễ quản lý, OSPF cho phép phân chia các mạng v các bộ định tuyến th nh các tập hợp con (khu vực). Mỗi khu vực l riêng biệt, cấu hình cũng đ/ợc che dấu với các khu vực khác, nh/vậy tính mềm dẻo của mạng sẽ đ/ợc tăng lên.
o Giao thức OSPF xác định rằng tất cả những trao đổi giữa các bộ định tuyến có thể đ/ợc xác minh. OSPF cho phép có những mô hình khác nhau, v thậm chí cho phép một khu vực đ/ợc quyền chọn một mô hình riêng biệt với mô hình khác.
o OSPF bao gồm việc hỗ trợ định tuyến không phân lớp, theo máy cụ thể v theo mạng con cụ thể.
o OSPF cho phép các mạng đa truy xuất có một cổng đ/ợc chỉ định, để gửi đi các bản tin trạng thái liên kết, đại diện cho tất cả các bộ định tuyến đấu v o mạng n y.
o Để cho phép độ ổn định tối đa, OSPF cho phép ng/ời quản lý mô tả cấu hình mạng ảo tách biệt với mạng vật lý.
o OSPF cho phép bộ định tuyến trao đổi thông tin định tuyến học đ/ợc từ bên ngo i. Định dạng của bản tin cho phép phân biệt đ/ợc thông tin học từ mạng ngo i hoặc từ nội bộ mạng.
o Một đặc tính quan trọng của giao thức OSPF l khả năng mở rộng. Một trong những khả năng để mở rộng OSPF trong môi tr/ờng ATM l nó có thể cho phép tạo ra các thông tin lớp IP v lớp liên kết xuyên qua mạng. Nói cách khác, OSPF l giao thức định tuyến IP, nó đ/ợc mở rộng để phân bố lại đặc tính IP v gắn kết với thông tin địa chỉ ATM qua mạng chứa các bộ định tuyến gắn tr/ờng chuyển mạch ATM. Vì vậy giao thức định tuyến OSPF l ph/ơng tiện để tạo ra sắp xếp địa chỉ IP/ATM v với các thông tin n y các SVC giữa các bộ định tuyến đ/ợc xây dựng.[6]
Thuật toán trạng thái liên kết
Trong thuật toán trạng thái liên kết, các nút mạng quảng bá giá trị liên kết của nó với các nút xung quanh tới các nút khác. Sau khi quảng bá tất cả các nút đều biết rõ topo mạng v thuật toán sử dụng để tính toán con đ/ờng ngắn nhất tới nút đích đ/ợc mô tả nh/sau (thuật toán Dijkstra):
Giả thiết :
r l nút nguồn, d l nút đích
Cdrl giá thấp nhất từ nút r tới đích d Nrdl nút tiếp theo của r trên đ/ờng tới d Cr
s(r,s) l giá của liên kết từ r tới s,
Tính toán: Bảng định tuyến trong mỗi nút r đ/ợc khởi tạo nh/sau: Crr= 0; s : s Nrdthì Crs= ;
Gọi l tập các nút sau khi thực hiện sau k b/ớc thuật toán : Khởi tạo: Cr d(r,d) = , d B/ớc 1: = r Crs(r,s) = Min Crs(r,s); Nrd=s, r s; B/ớc k: = w ( w ) Crd(r,d) = Min [Crs(r,s) + Csd(s,d)] , s . Thuật toán dừng khi tất cả các nút thuộc .
Khi tính toán đ/ờng đi ngắn nhất sử dụng các thuật toán trên đây, thông tin trạng thái của mạng thể hiện trong hệ đo l/ợng (metric), các bộ định tuyến phải đ/ợc cập nhật giá trên tuyến liên kết. Một khi có sự thay đổi topo mạng hoặc l/u l/ợng các nút mạng phải khởi tạo v tính toán lại tuyến đ/ờng đi ngắn nhất, tuỳ theo giao thức đ/ợc sử dụng trong mạng.
Thuật toán trạng thái liên kết opaque
Thuật toán trạng thái liên kết opaque l một lớp mới của quá trình phát h nh các trạng thái liên kết đ/ợc mô tả trong RFC 2370 [10]. Nó tạo ra thuật toán hoặc “giữ chỗ” m có thể dễ d ng t/ơng thích với mục tiêu mở rộng OSPF. LSA (Link State Algorithm) mờ cho phép tạo thông tin mới để chuẩn bị cho khả năng xuyên qua mạng trong vùng OSPF, sử dụng thủ tục quảng bá OSPF tiêu chuẩn, v l/u giữ cơ sở dữ liệu cấu hình topo trong các bộ định tuyến. Các thông tin chứa trong LSA có thể
sử dụng trực tiếp bởi OSPF hoặc gián tiếp qua một v i ứng dụng sử dụng OSPF để phân bổ thông tin qua miền định tuyến OSPF (xem trên hình 3.16).
Các bộ định tuyến OSPF cho biết khả năng hỗ trợ LSA trong tr/ờng tự chọn của các bản tin Hello v bản tin mô tả cơ sở dữ liệu OSPF. Nó cho phép các bộ định tuyến OSPF xác định các bộ định tuyến kế cận có thể xử lý các LSA mờ. Chức năng phạm vi quảng bá gói tin để định nghĩa các vùng m bản tin OSPF chuyển qua, có ba phạm vi m OSPF hỗ trợ l : Phạm vi liên kết khu vực, phạm vi vùng v phạm vi các miền AS.
Thời gian sống trạng thái liên kết Tuỳ chọn Kiểu liên kết trạng thái
Kiểu opaque Nhận dạng Opaque
Bộ định tuyến phát h nh Số thứ tự trạng thái liên kết
Tổng kiểm tra trạng thái liên kết Độ d i
Số liệu opaque
Hình 3.16 Định dạng bản tin OSPF opaque Quảng bá phân giải địa chỉ ARA
Hai vấn đề cần thiết để tạo ra OSPF cho phép phân bổ các địa chỉ ATM. Một l , LSA mờ dịch vụ nh/một cổng để các thông tin có thể đ/ợc đ/a v o v phân bổ qua mạng OSPF. Thứ hai, các thông tin phân giải địa chỉ IP/ATM thực tế có thể chứa trong cả các bộ định tuyến hoặc tiền tố địa chỉ IP liên kết với địa chỉ ATM. ARA định nghĩa kiểu v khuôn dạng sắp xếp địa chỉ sẽ đ/ợc mang trong bản tin LSA mờ v phân bổ trên các bộ định tuyến chứa tr/ờng chuyển mạch ATM. Một điểm đặc biệt nữa l ARA l một kỹ thuật có thể cho phép bộ định tuyến phân bổ các sắp xếp IP/ATM (liên kết lớp 2) tới các bộ định tuyến khác trong mạng v cho phép các bộ định tuyến tìm liên kết lớp số liệu gần tới đích thực tế trong vùng định tuyến OSPF. Mục tiêu cơ bản của kỹ thuật ARA l để ứng dụng OSPF cho các bộ định tuyến chứa sắp xếp IP/ATM thiết lập tuyến đ/ờng tắt SVC nội vùng v liên vùng. OSPF ARA gồm có các đặc tính sau.
Thông tin ARA đ/ợc truyền trong kiểu liên kết trạng thái kiểu 10 (phạm vi vùng cục bộ). Tuỳ chọn ARA hỗ trợ: Bộ định tuyến nội vùng, mạng nội vùng, mạng liên vùng, v các liên kết lớp 2 liên vùng ABSR. Chỉ có các bộ định tuyến OSPF gắn ATM tham gia v o quá trình xử lý ARA.
ARA sử dụng kỹ thuật tr n trong phát h nh bản tin nên không yều cầu tính toán mất gói. ARA hỗ trợ thiết lập tuyến đ/ờng tắt điểm tới điểm, điểm tới đa điểm, v đa điểm tới điểm. ARA có thể t/ơng tác điều h nh với các kỹ thuật phân giải địa chỉ hiện sử dụng nh/ NHRP/MPOA. Cung cấp khả năng liên kết các nhóm bộ định tuyến trong mạng logic. Nó mở ra khả năng phân biệt các mạng trong vùng OSPF (ví dụ, VPN) đồng thời tồn tại trên một nền mạng ATM thông qua nhận dạng mạng trong vùng ARA. OSPF sẽ loại trừ từ bảng định tuyến bất kỳ một liên kết lớp 2 có nhận dạng mạng không xác định đ/ợc giá trị cấu hình tr/ớc trong bộ định tuyến. Một ví dụ về xử lý ARA cấu hình trên một vùng đ/ợc chỉ ra trên hình 3.17 sau đây.
Bộ định tuyến 1-4 hỗ trợ tuỳ chọn ARA v gắn v o mạng ATM đ/ợc cấu hình tr/ớc qua các đ/ờng PVC. Bộ định tuyến 5 cũng gắn v o mạng nhung chỉ hỗ trợ chức năng LSA mờ. Bộ định tuyến 6 đấu nối v o mạng qua bộ định tuyến 4 thông qua đ/ờng liên kết nối tiếp không phải l ATM v cũng không hỗ trợ LSA mờ.Trong ví dụ n y, các bộ định tuyến có khả năng LSA sẽ tạo ra v phân bổ liên kết lớp 2 cho các thiết bị đấu nối trực tiếp v các thiết bị mạng có khả năng nhận biết. Các liên kết lớp 2 chứa trong ARA v tạo ra cho các bộ định tuyến mở ra các h/ớng để khởi tạo các SVC tới các bộ định tuyến khác trong mạng ATM.
R1=ARA R3-ARA R2-ARA R4-ARA R5-Opaque R6 N1 N3 N4 N5 N2 PVC SVC PVC SVC PVC PVC Mạng ATM Hình 3.17: Cấu hình mạng ARA
Ví dụ, nếu bộ định tuyến 1 cần chuyển gói tin tới bộ định tuyến 2, nó có thể thiết lập SVC trực tiếp tới bộ định tuyến 2. Nếu bộ định tuyến 1 cần chuyển gói tin tới bộ định tuyến 6, nó có thể thiết lập đ/ờng dẫn SVC trực tiếp tới bộ định tuyến. Thông tin cần thiết để định tuyến tại bộ định tuyến 1 nhận đ/ợc thông qua phát h nh phân giải địa chỉ ARA. Cấu trúc của gói tin OSPF ARA đ/ợc chỉ ra trên hình 3.18.
Kiểu SVC Tên Intserv Weight quản lý Chiều d i
Nhận dạng mạng logic Thông tin phân giải…
Thông tin phân giải…
Kiểu phân giải độ d i Giá trị phân giải…
Giá trị phân giải…
Hình 3.18 Định dạng bản tin OSPF ARA
Nó gồm tiêu đề LSA v thông tin ARA. Thông tin ARA thể hiện kiểu kết nối gồm có: Đấu nối điểm tới điểm, điểm tới đa điểm, đa điểm tới điểm. Tên của dịch vụ tích hợp đ/ợc sử dụng khi các map các dịch vụ tích hợp v o ATM, Trọng l/ợng (khoảng cách) quản lý, độ d i bản tin, nhận dạng mạng logic (cho VPN), thông tin phân giải địa chỉ. OSPF ARA đ/ợc thiết kế cho vùng định tuyến OSPF cho phép hầu hết phần điều h nh hoạt động trên đỉnh lớp mạng ATM v thiết lập các đ/ờng tắt giữa các bộ định tuyến. Nó sử dụng lại các kỹ thuật phân bổ cấu hình topo OSPF đang tồn tại để cung cấp cho các bộ định tuyến có ARA l/ợc đồ sắp xếp địa chỉ IP/ATM. Một bộ định tuyến đầu v o bất kỳ không cần thủ tục truy vấn tới máy chủ phân giải địa chỉ nh/trong giao thức NHRP để lấy lại thông tin. Bởi vì các bộ định tuyến có thể thiết lập rất nhanh đ/ờng SVC với các bộ định tuyến khác trong miền OSPF. Nó không cần yêu cầu ng/ời cung cấp dịch vụ mạng cấp một cấu hình đầy đủ các đ/ờng VC. Một phần đ/ờng dẫn đ/ợc cấu hình tr/ớc thông qua các PVC v nếu xuất hiện l/u l/ợng mạng lớn hơn khả năng cung cấp của PVC thì các SVC sẽ đ/ợc thiết lập. Việc
Tiêu đề LSA opaque
hỗ trợ các giao thức định tuyến vùng cũng l m giảm bớt l/u l/ợng sử dụng cho định tuyến.
Chú ý rằng, OSPF ARA chỉ tồn tại trong các bộ định tuyến. Nó không chạy trên các chuyển mạch ATM. Một cấu hình mạng ATM l trong suốt đối với các bộ định tuyến. Trong thực tế, cơ sở hạ tầng ATM xuất hiện nh/các đ/ờng liên kết ảo điểm tới điểm (RFC 1483), LAN quảng bá (LANE), hoặc bất kỳ cấu hình mạng. Đây l giải pháp cấu hình chồng lấn giao thức truyền thống ngoại trừ OSPF đT đ/ợc mở rộng để quản lý các VC tốt hơn.