OSPFLà giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết (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, tự bảo đảm những quan hệ của chính mình với các router khác. Nó có thể dò tìm nhanh chóng sự thay đổi của cấu hình mạng (cũng như lỗi của các giao diện) và tính toán lại những đường đi mới sau chu kỳ hội tụ. Chu kỳ hội tụ của OSPF rất ngắn và cũng tốn rất ít lưu lượng đường truyền. Trong các giao thức trạng thái liên kết, mỗi router duy trì dữ liệu mô tả trong AS (AS- Autonomous System: vùng tự trị) của mình. Những dữ liệu này được coi như là dữ
liệu của trạng thái kết nối.Những router tham gia có một dữ liệu đồng nhất.Mỗi phần nhỏ của dữ liệu này là một đặc điểm riêng biệt của mỗi router nội bộ (interface của router, v.v). Router phân phối các đường đi trong vùng AS bằng “flood” (gởi tràn ngập trên vùng AS). Mỗi router chạy một thuật toán giống nhau thật sự, và chạy song song.Từ những dữ liệu của trạng thái liên kết, mỗi router tự xây dựng một con đường ngắn nhất tới các điểm còn lại và xem nó như là một nút gốc (root).Thuật toán này cho nó biết được điểm đến ngắn nhất trong vùng AS. Trong một và trường hợp bằng về chi phí đường đi đến một điểm, lưu lượng sẽ phân phối đều giữa chung. OSPF chấp nhận nhóm những thành phần mạng lại thành những nhóm và được gọi là vùng (area).Cấu hình của các vùng này được nằm ẩn trong các thành phần khác nhau của mỗi AS.Vấn đề này giảm thiểu lưu lượng định tuyến.OSPF cho phép cấu hình một cách mềm dẻo với những mạng con.Nó là giao thức “classless” (không phân cấp), nên hỗ trợ mặt nạ mạng cấp dưới chiều dài thay đổi (Variable Length Subnet Masking-VLSM) và vùng biệt lập (discontigous network).
Những khái niệm thƣờng dùng trong OSPF:
+ AS (autonomous system): là một nhóm các router trao đổi thông tin qua lại lẫn nhau thông qua giao thức chung.
+ Router ID: một số 32 bit để chỉ ra mỗi router chạy OSPF. Số này là số duy nhất nhận diện router trong AS.
+ Neighboring router: 2 router có giao diện chung và có chung mạng. Quan hệ láng giềng được thiết lập bằng cách sử dụng OSPF Hello protocol.
+ Adjacency: là một mối quan hệ giữa sự chọn lựa láng giềng router cho mục đích của sự trao đổi thông tin định tuyến. Không phải mỗi cặp router láng giềng đều trở thành adjacency.
+ Hello protocol: một thành phần của giao thức OSPF là sử dụng để thiết lập và duy trì quan hệ láng giềng.
+ Designated router: mỗi vùng quảng bá (broadcast) và vùng đa truy nhập không quảng bá (non-broadcast multiple access-NBMA), nơi mà có ít nhất 2 router tham gia vào thì phải có 1 router được chỉ định (Designated router-DR). Router phát thông báo trạng thái liên kết (Link-State Advertisements-LSA) cho hệ thống mạng này và sẽ có những trả lời khác trong khi chạy giao thức. “Designated router” sẽ được bầu bởi giao thức Hello. DR cho phép giảm thiểu số lần thiết lập quan hệ đòi hỏi trong vùng quảng bá và vùng đa truy nhập không quảng bá. Một ưu thế nữa là nó làm giảm thiểu kích thước của dữ liệu.
Các loại vùng trong OSPF: Normal area, stub area, totally stubby Area, Not- so-stubby Area
+ Stub Area: đây là vùng sẽ không nhận những cập nhật định tuyến từ bên ngoài (Type 5) nhưng vẫn nhận cập nhật từ những vùng láng giềng (Type 3)
+ Stotaly stub Area: đây có thể coi là vùng cực đoan nhất nó không nhật bất cứ cập nhật đường đi nào, và trong bảng đường đi của nó chỉ có một đường đi ra
ngoài duy nhất là tuyến mặc định (default route). Vùng này thích hợp cho những vị trí ở xa có ít mạng và cần sự giới hạn kết nối ra bên ngoài.
+ NSSA Stub Area: đây là vùng được sử dụng khi kết nối đến ISP hoặc khi có sự phân phối lại giữa các giao thức định tuyến khác nhau. Vùng này sẽ nhận các tuyến từ bên ngoài dưới dạng 7 và sẽ chuyển đổi dạng 7 này thành dạng 5 để quảng bá vào các vùng khác tại con NNSA ABR.
+ Normal Area: đây chính là vùng 0 và nó kết nối tới tất cả các vùng khác còn lại, nếu một vùng nào đó muốn nối tới vùng 0 nhưng không nối trực tiếp được thì lúc đó ta phải tạo các liên kết ảo cho vùng này.
Các loại gói tin OSPF: OSPF có 5 loại gói tin:
+ Gói tin Hello để trao đổi thông tin giữa các láng giềng với nhau.
+ Database description: gói tin này dùng để chọn lựa router nào sẽ được quyền trao đổi thông tin với nhau.
+ Link state request: gói tin này dùng để chỉ định LSA dùng trong tiến trình trao đổi các gói tin DBD.
+ Link state Update: gói tin này dùng để gửi các gói LSA đến láng giềng khi láng giềng gửi thông điệp yêu cầu.
+ Link state Acknowledge : gói tin này dùng để báo hiệu đã nhận gói tin cập nhật.
Trong ASON, khi xét về giao thức định tuyến có thể coi mỗi phần tử mạng như một Router trong vùng. Giao thức OSPF hoạt động trong ASON như sau:
Mỗi Router sinh ra các thông báo về trạng thái liên kết (link-state) cho các liên kết của nó.
Khi không có vùng OSPF nào được cấu hình, thông báo về trạng thái liên kết được phát tràn trên toàn bộ các router
Nó quyết định rằng toàn bộ router đều có cơ sở dữ liệu về trạng thái kết nối giống nhau.
Đường ngắn nhất được tính toán bởi tất cả các router và các bảng định tuyến được bắt nguồn từ đây.
Chƣơng 3 - Ứng dụng công nghệ ASON vào mạng truyền dẫn của VTN
3.1-Thực trạng mạng truyền dẫn VTN.
Trước năm 2009, mạng truyền dẫn phía bắc của Trung tâm viễn thông khu vực 1 – VTN1 (Công ty Viễn thông Liên tỉnh – trực thuộc VNPT) trải dài từ điểm đầu tổ quốc cho tới địa phận Vinh - Hà Tĩnh. Mạng này sử dụng thiết bị của hãng Fujitsu-4560 với dung lượng 2,5Gb/s. cung cấp các dich vụ PDH, SDH tốc độ thấp chủ yếu là các luồng E1(2MB) cho tổng đài liên tỉnh, kênh thuê riêng và cho các mạng di động 2G, 34MB và STM1 (155MB) cho một số khách hàng băng rộng Internet. Với cơ chế bảo vệ truyền thống là MSPRing và SNCP.Hình 1-1 minh họa mạng truyền dẫn trước khi triển khai ASON của VTN1.
Hình 3.1.a: Mạng truyền dẫn trước khi triển khai ASON của VTN1
Mạng này có đặc điểm như sau:
Số lượng Ring là 6 nhưng gần như hoạt động độc lập với nhau
Số lượng đường cáp ít: 30 liên kết
Với đặc điểm như vậy, nếu xảy ra sự cố cáp quang 2 hướng đến một nút mạng sẽ gây cô lập, mất liên lạc đến một số tỉnh.Ví dụ với trường hợp sự cố cáp quang xảy ra trên đoạn LCI-LCU và SLA-TGO, liên lạc tới LCU, MLY, ĐBN, TGO sẽ bị cô lập như được nêu ra trong hình dưới:
HNI2 BCN CBG BLC HGG VTY TQG TNN LCI YBI PTO TGO DBN SLA LCU PYN YBI TQG TNN MLY Ring 4A Ring 5A Ring 5B
Hình 3.1.b: Mô tả sự cố gây cô lập xảy ra tại VTN1
Trong bối cảnh toàn cầu hóa và trước sự bùng nổ Internet, nhu cầu băng thông cho cho các mạng di động 3G, đòi hỏi tốc độ truyền phải lớn hơn, độ tin cậy phải cao hơn thì các thiết bị cũ không thể đáp ứng được nhu cầu này nữa.
Thực tế hiện nay, nhu cầu dung lượng trong một mạng truyền tải phụ thuộc vào 3 yếu tố đó là: số người sử dụng, băng tần của dịch vụ và mức độ sử dụng dịch vụ. Có thể dự báo trong tương lai tổng nhu cầu dung lượng tăng từ 35 đến 60 % trên 1 năm như trong hình 3.1.c:
Hình 3.1.c: Dự báo nhu cầu dung lƣợng [4]