Cú chức năng xỏc định đường dẫn cho phộp bộ định tuyến ước lượng cỏc đường dẫn khả thi để đến đớch và thiết lập sự kiểm soỏt cỏc gúi tin. Bộ định tuyến sử dụng cỏc cấu hỡnh mạng để đỏnh giỏ cỏc đường dẫn mạng. Thụng tin này cú thể được cấu hỡnh bởi người quản trị mạng hay được thu thập thụng qua quỏ trỡnh xử lý động được thực thi trờn mạng.
định truyền tải cỏc gúi tin theo cỏc giao tiếp thớch hợp.
Hỡnh 2.2. Sử dụng bảng định tuyến để truyền tải cỏc gúi tin
Một bảng định tuyến IP bao gồm cỏc địa chỉ mạng đớch, địa chỉ của điểm cần đi qua, giỏ trị định tuyến và giao tiếp để thực hiện việc truyền tải. Khi khụng cú thụng tin về mạng đớch, bộ định tuyến sẽ gửi cỏc gúi tin theo một đường dẫn mặc định được cấu hỡnh trờn bộ định tuyến, nếu đường dẫn khụng tồn tại, bộ định tuyến tự động loại bỏ gúi tin. Cú hai phương thức định tuyến là:
- Định tuyến tĩnh: là cỏch định tuyến khụng sử dụng cỏc giao thức định tuyến. Cỏc định tuyến đến một mạng đớch sẽ được thực hiện một cỏch cố định khụng thay đổi trờn mỗi bộ định tuyến. Mỗi khi thực hiện việc thờm hay bớt cỏc mạng, phải thực hiện thay đổi cấu hỡnh trờn mỗi bộ định tuyến.
- Định tuyến động: là việc sử dụng cỏc giao thức định tuyến để thực hiện xõy dựng nờn cỏc bảng định tuyến trờn cỏc bộ định tuyến. Cỏc bộ định tuyến thụng qua cỏc giao thức định tuyến sẽ tự động trao đổi cỏc thụng tin định tuyến, cỏc bảng định tuyến với nhau. Mỗi khi cú sự thay đổi về mạng, chỉ cần khai bỏo thụng tin mạng mới trờn bộ định tuyến quản lý trực tiếp mạng mới đú mà khụng cần phải khai bỏo lại trờn mỗi bộ định tuyến. Một số giao thức định tuyến động được sử dụng là RIP, RIPv2, OSPF, EIGRP v.v...
Giỏ trị định tuyến được xõy dựng tuỳ theo cỏc giao thức định tuyến khỏc nhau. Giỏ trị định tuyến của cỏc kết nối trực tiếp và định tuyến tĩnh cú giỏ trị nhỏ nhất bằng 0, đối với định tuyến động thỡ giỏ trị định tuyến được tớnh toỏn tuỳ thuộc và từng giao thức cụ thể. Giỏ trị định tuyến được thể hiện trong bảng định tuyến là giỏ trị định tuyến tốt nhất đó được bộ định tuyến tớnh toỏn và xõy dựng nờn trờn cơ sở
Cỏc giao thức định tuyến động được chia thành 2 nhúm chớnh:
- Cỏc giao thức định tuyến khoảng cỏch vector: dựa vào cỏc giải thuật định tuyến cú cơ sở hoạt động là khoảng cỏch vector. Theo định kỳ cỏc bộ định tuyến chuyển toàn bộ cỏc thụng tin cú trong bảng định tuyến đến cỏc bộ định tuyến lỏng giềng đấu nối trực tiếp với nú và cũng theo định kỳ nhận cỏc bảng định tuyến từ cỏc bộ định tuyến lỏng giềng. Sau khi nhận được cỏc bảng định tuyến từ cỏc bộ định tuyến lỏng giềng, bộ định tuyến sẽ so sỏnh với bảng định tuyến hiện cú và quyết định về việc xõy dựng lại bảng định tuyến theo thuật toỏn của từng giao thức hay khụng. Trong trường hợp phải xõy dựng lại, bộ định tuyến sau đú sẽ gửi bảng định tuyến mới cho cỏc lỏng giềng và cỏc lỏng giềng lại thực hiện cỏc cụng việc tương tự. Cỏc bộ định tuyến tự xỏc định cỏc lỏng giềng trờn cơ sở thuật toỏn và cỏc thụng tin thu lượm từ mạng. Từ việc cần thiết phải gửi cỏc bảng định tuyến mới lại cho cỏc lỏng giềng và cỏc lỏng giềng sau khi xõy dựng lại bảng định tuyến lại gửi trở lại bảng định tuyến mới, định tuyến thành vũng cú thể xảy ra nếu sự hội về trạng thỏi bền vững của mạng diễn ra chậm trờn một cấu hỡnh mới. Cỏc bộ định tuyến sử dụng cỏc kỹ thuật bộ đếm định thời để đảm bảo khụng nảy sinh việc xõy dựng một bảng định tuyến sai. Cú thể diễn giải điều đú như sau:
+ Khi một bộ định tuyến nhận một cập nhật từ một lỏng giềng chỉ rằng một mạng cú thể truy xuất trước đõy, nay khụng thể truy xuất được nữa, bộ định tuyến đỏnh dấu tuyến là khụng thể truy xuất và khởi động một bộ định thời.
+ Nếu tại bất cứ thời điểm nào mà trước khi bộ định thời hết hạn một cập nhật được tiếp nhận cũng từ lỏng giềng đú chỉ ra rằng mạng đó được truy xuất trở lại, bộ định tuyến đỏnh dấu là mạng cú thể truy xuất và giải phúng bộ định thời.
+ Nếu một cập nhật đến từ một bộ định tuyến lỏng giềng khỏc với giỏ trị định tuyến tốt hơn giỏ trị định tuyến được ghi cho mạng này, bộ định tuyến đỏnh dấu mạng cú thể truy xuất và giải phúng bộ định thời. Nếu giỏ trị định tuyến tồi hơn, cập nhật được bỏ qua.
+ Khi bộ định thời được đếm về 0, giỏ trị định tuyến mới được xỏc lập, bộ định tuyến cú bảng định tuyến mới.
cũng được gọi là SPF (shortest path first, chọn đường dẫn ngắn nhất), duy trỡ một cơ sở dữ liệu phức tạp chứa thụng tin về cấu hỡnh mạng.
- Trong khi giải thuật vectơ khụng cú thụng tin đặc biệt gỡ về cỏc mạng ở xa và cũng khụng biết cỏc bộ định tuyến ở xa, giải thuật định tuyến trạng thỏi biết được đầy đủ về cỏc bộ định tuyến ở xa và biết được chỳng liờn kết với nhau như thế nào. Giao thức định tuyến trạng thỏi sử dụng:
+ Cỏc thụng bỏo về trạng thỏi liờn kết: LSA (Link State Advertisements). + Một cơ sở dữ liệu về cấu hỡnh mạng.
+ Giải thuật SPF, và cõy SPF sau cựng.
+ Một bảng định tuyến liờn hệ cỏc đường dẫn và cỏc cổng đến từng mạng. Hoạt động tỡm hiểu khỏm phỏ mạng trong định tuyến trạng thỏi được thực hiện như sau đõy:
+ Cỏc bộ định tuyến trao đổi cỏc gúi LSA cho nhau. Mỗi bộ định tuyến bắt đầu với cỏc mạng được kết nối trực tiếp để lấy thụng tin.
+ Mỗi bộ định tuyến đồng thời với cỏc bộ định tuyến khỏc tiến hành xõy dựng một cơ sở dữ liệu về cấu hỡnh mạng bao gồm tất cả cỏc LSA đến từ liờn mạng. + Giải thuật SPF tớnh toỏn mạng cú thể đạt đến. Bộ định tuyến xõy dựng cấu hỡnh mạng luận lý này như một cõy, tự nú là gốc, gồm tất cả cỏc đường dẫn cú thể đến mỗi mạng trong toàn bộ mạng đang chạy giao thức định tuyến trạng thỏi. Sau đú, nú sắp xếp cỏc đường dẫn này theo chiến lược chọn đường dẫn ngắn nhất. + Bộ định tuyến liệt kờ cỏc đường dẫn tốt nhất của nú, và cỏc cổng dẫn đến cỏc mạng đớch, trong bảng định tuyến của nú. Nú cũng duy trỡ cỏc cơ sở dữ liệu khỏc về cỏc phần tử cấu hỡnh mạng và cỏc chi tiết về hiện trạng của mạng. Khi cú thay đổi về cấu hỡnh mạng, bộ định tuyến đầu tiờn nhận biết được sự thay đổi này gửi thụng tin đến cỏc bộ định tuyến khỏc hay đến một bộ định tuyến định trước được gỏn là tham chiếu cho tất cả cỏc cỏc bộ định tuyến trờn mạng làm căn cứ cập nhật. + Theo dừi cỏc lỏng giềng của nú, xem xột cú hoạt động hay khụng, và giỏ trị định tuyến đến lỏng giềng đú.
+ Tạo một gúi LSA trong đú liệt kờ tờn của tất cả cỏc bộ định tuyến lỏng giềng và cỏc giỏ trị định tuyến đối với cỏc lỏng giềng mới, cỏc thay đổi trong giỏ trị định
+ Gửi gúi LSA này đi sao cho tất cả cỏc bộ định tuyến đều nhận được.
+ Khi nhận một gúi LSA, ghi gúi LSA vào cơ sở dữ liệu để sao cho cập nhật gúi LSA mới nhất được phỏt ra từ mỗi bộ định tuyến.
+ Hoàn thành bản đồ của liờn mạng bằng cỏch dựng dữ liệu từ cỏc gúi LSA tớch luỹ được và sau đú tớnh toỏn cỏc tuyến dần đến tất cả cỏc mạng khỏc sử dụng thuật toỏn SPF.
Cú hai vấn đề lưu ý đối với giao thức định tuyến trạng thỏi:
+ Hoạt động của cỏc giao thức định tuyến trạng thỏi trong hầu hết cỏc trường hợp đều yờu cầu cỏc bộ định tuyến dựng nhiều bộ nhớ và thực thi nhiều hơn so với cỏc giao thức định tuyến theo vectơ. Cỏc yờu cầu này xuất phỏt từ việc cần thiết phải lưu trữ thụng tin của tất cả cỏc lỏng giềng, cơ sở dữ liệu mạng đến từ cỏc nơi khỏc và việc thực thi cỏc thuật toỏn định tuyến trạng thỏi.
Người quản lý mạng phải đảm bảo rằng cỏc bộ định tuyến mà họ chọn cú khả năng cung cấp cỏc tài nguyờn cần thiết này.
+ Cỏc nhu cầu về băng thụng cần phải tiờu tốn để khởi động sự phỏt tỏn gúi trạng thỏi. Trong khi khởi động quỏ trỡnh khỏm phỏ, tất cả cỏc bộ định tuyến dựng cỏc giao thức định tuyến trạng thỏi để gửi cỏc gúi LSA đến tất cả cỏc bộ định tuyến khỏc. Hành động này làm tràn ngập mạng khi mà cỏc bộ định tuyến đồng loạt yờu cầu băng thụng và tạm thời làm giảm lượng băng thụng khả dụng dựng cho lưu lượng dữ liệu thực được định tuyến. Sau khởi động phỏt tỏn này, cỏc giao thức định tuyến trạng thỏi thường chỉ yờu cầu một lượng băng thụng tối thiểu để gửi cỏc gúi LSA kớch hoạt sự kiện khụng thường xuyờn nhằm phản ỏnh sự thay đổi của cấu hỡnh mạng.
- Và một nhúm giao thức thứ 3 là nhúm cỏc giao thức định tuyến lai ghộp giữa hai nhúm trờn hay núi cỏch khỏc cú cỏc tớnh chất của cả hai nhúm giao thức trờn.
2.3. Giao thức định tuyến trong Router Cissco
Giao thức định tuyến được dựng trong khi thi hành thuật toỏn định tuyến để thuận tiện cho việc trao đổi thụng tin giữa cỏc mạng, cho phộp cỏc router xõy dựng bảng định tuyến một cỏch linh hoạt. Trong một số trường hợp, giao thức định tuyến cú thể tự chạy đố lờn giao thức đó được định tuyến: vớ dụ, BGP
thuộc giữa giao thức định tuyến và đó được định tuyến.
2.3.1. Thụng số định tuyến (Routing metrics)
Một thụng số định tuyến bao gồm bất kỳ giỏ trị nào được dựng bởi thuật toỏn định tuyến để xỏc định một lộ trỡnh cú tốt hơn lộ trỡnh khỏc hay khụng. Cỏc thụng số cú thể là những thụng tin như băng thụng, độ trễ, đếm bước truyền, chi phớ đường đi, trọng số, kớch thước tối đa gúi tin MTU (Maximum transmission unit), độ tin cậy, và chi phớ truyền thụng. Bảng định tuyến chỉ lưu trữ những tuyến tốt nhất cú thể, trong khi cơ sở dữ liệu trạng thỏi kết nối hay topo cú thể lưu trữ tất cả những thụng tin khỏc.
Router dựng tớnh năng phõn loại mức tin cậy AD (Administrative Distance) để chọn đường đi tốt nhất khi nú biết hai hay nhiều đường để đến cựng một đớch theo cỏc giao thức khỏc nhau. M ứ c t i n c ậ y AD định ra độ tin cậy của một giao thức định tuyến. Mỗi giao thức định tuyến được ưu tiờn trong thứ tự độ tin cậy từ cao đến thấp nhất cú một giỏ trị AD. Một giao thức cú giỏ trị AD thấp hơn thỡ được tin cậy hơn, vớ dụ: OSPF cú AD là 110 sẽ được chọn thay vỡ RIP cú AD là 120. [2]
Bảng 2.3. Bảng sắp xếp mức tin cậy được dựng trong cỏc router Cisco [8]
Giao thức Administrative
distance
Nối trực tiếp 0
Định tuyến tĩnh 1 EIGPR summary route 5
External BGP 20 Internal EIGPR 90 IGRP 100 OSPF 110 IS - IS 115 RIP 120 EGP 140 ODR 160 External EIGRP 170 Internal BGP 200 Khụng xỏc định 255
2.3.2. Quyết định chọn đường đi
Router cú 2 chức năng chớnh là : - Quyết định chọn đường đi. - Chuyển mạch.
Chuyển mạch là quỏ trỡnh mà router thực hiện để chuyển gúi từ cổng nhận vào ra cổng phỏt đi. Điểm quan trọng của quỏ trỡnh này là router phải đúng gúi dữ liệu cho phự hợp với đường truyền mà gúi chuẩn bị đi ra.
2.3.3. Cấu hỡnh định tuyến
Để cấu hỡnh giao thức định tuyến, bạn cần cấu hỡnh trong chế độ cấu hỡnh toàn cục và cài đặt cỏc đặc điểm định tuyến. Bước đầu tiờn, ở chế độ cấu hỡnh toàn cục, bạn cần khởi động giao thức định tuyến mà bạn muốn, vớ dụ như RIP, IRGP, EIGRP hay OSPF. Sau đú, trong chế độ cấu hỡnh định tuyến, cụng việc chớnh là bạn khỏi bỏo địa chỉ IP. Định tuyến động thường sử dụng broadcst và multicast để trao đổi thụng tin giữa cỏc router. Router sẽ dựa vào thụng số định tuyến để chọn đường tốt nhất tới từng mạng đớch.
Lệnh router dựng để khởi động giao thức định tuyến.
Lệnh network dựng để khai bỏo cỏc cổng giao tiếp trờn router mà ta muốn giao thức định tuyến gửi và nhận cỏc thụng tin cập nhật về định tuyến.
Sau đõy là cỏc vớ dụ về cấu hỡnh định tuyến: Router(config)#router rip
Router(config-router)#netword 172.16.0.0
Địa chỉ mạng khai bỏo trong cõu lệnh ‘network ‘ là địa chỉ mạng theo lớp A, B, hoặc C chứ khụng phải là địa chỉ mạng con (subnet) hay địa chỉ host riờng lẻ.
2.3.4. Cỏc giao thức định tuyến
Ở lớp Internet của bộ giao thức TCP/IP, router sử dụng một giao thức định tuyến IP để thực hiện việc định tuyến. Sau đõy là một số giao thức định tuyến IP:
RIP (Routing Information Protocol): giao thức định tuyến nội theo vectơ khoảng cỏch.
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol): giao thức định tuyến nội theo vectơ khoảng cỏch Cisco.
đường liờn kết.
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol): giao thức mở rộng của IGRP.
BGP (B o r d e r Gateway Protocol ): giao thức định tuyến ngoại theo vectơ khoảng cỏch RIP được định nghĩa trong chuẩn RPC 1058.
Sau đõy là cỏc đặc điểm chớnh của RIP :
- Là giao thức định tuyến theo vector khoảng cỏch. - Sử dụng số lượng hop để làm thụng số chọn đường đi.
- Nếu số lượng hop để tới đớch lớn hơn 15 thỡ gúi dữ liệu sẽ bị huỷ bỏ. - Cập nhật theo định kỳ mặc định là 30 giõy.
IGRP (Internet gateway routing Protocol): là giao thức được phỏt triển độc quyền bởi Cisco. Sau đõy là một số đặc điểm mạnh của IGRP:
- Là giao thức định tuyến theo vector khoảng cỏch.
- Sử dụng băng thụng, tải, độ trễ và độ tin cậy của đường truyền làm thụng số lựa chọn đường đi.
- Cập nhật theo định kỳ mặc định là 90 giõy.
OSPF (Open Shortest Path First): là giao thức đỡnh tuyến theo trạng thỏi đường liờn kết. Sau đõy là cỏc đặc điểm chớnh của OSPF:
- Là giao thức định tuyến theo trạng thỏi đường liờn kết. - Được định nghĩa trong chuẩn RFC 2328,
- Sử dụng thuật toỏn SPF để tớnh toỏn chọn đường đi tốt nhất, - Chỉ cập nhật khi cấu trỳc mạng cú sự thay đổi,
EIGRP Là giao thức định tuyến nõng cao theo vector khoảng cỏch,và là giao thức độc quyền của Ciso. Sau đõy là cỏc đặc điểm chớnh của EIGRP:
- Là giao thức định tuyến nõng cao theo vector khoảng cỏch, - Cú chia tải.
- Cú cỏc ưu điểm của định tuyến theo vector khoảng cỏch và định tuyến theo trạng thỏi đường liờn kết.
- Sử dụng thuật toỏn DUAL (Diffused Update Algorithm) để tớnh toỏn chọn đường tốt nhất. Cập nhật theo định kỳ mặc định là 90 gõy hoặc cập nhật khi cú thay
BGP (Border Gateway Protocol) là giao thức định tuyến ngoại. Sau đõy là cỏc đặc điểm chớnh của BGP. Là giao thức định tuyến ngoại theo vector khoảng cỏch.
- Được sử dụng để định tuyến giữa cỏc ISP (Internet Service Provide ) hoặc giữa ISP và khỏch hàng,
- Được sử dụng để định tuyến lưu lượng Internet giữa cỏc hệ tự quản.
2.3.5. Hệ tự quản
Giao thức định tuyến nội được thiết kế để sử dụng cho hệ thống mạng của một đơn vị tổ chức mà thụi. Điều quan trọng nhất đối với việc xõy dựng một giao thức định tuyến nội là chọn thụng số nào và sử dụng những thụng số đú ra sao để chọn đường đi trong hệ thống mạng.
Giao thức định tuyến ngoại được thiết kế để sử dụng giữa 2 hệ thống mạng cú 2 cơ chế quản lý khỏc nhau. Cỏc giao thức loại này thường được sử dụng để định tuyến giữa cỏc ISP. Giao thức định tuyến IP ngoại thường yờu cầu phải cú 3 thụng