4.2.3.1 Khái niệm cơ bản về OSPF:
OSPF (Open Shortest Path First) là một giao thức định tuyến dạng link-state thường được dùng để triển khai trên hệ thống mạng phức tạp. OSPF sử dụng thuật toán Dijkstra “Shortest Path First (SPF)” để xây dựng bảng định tuyến. Đây là giải thuật xây dựng các đường đi ngắn nhất SPT (shortest-path tree) để đi đến đích. Thông điệp quảng bá LSA mang thông tin của router và trạng thái các láng giềng lân cận, dựa trên các thông tin học được khi trao đổi các thông điệp LSA, OSPF sẽ
xây dựng topology mạng.
Các loại gói tin:
- Hello: gói tin Hello dùng để phát hiện trao đổi thông tin của các router cận kề. - Database Description: gói tin này dùng để lựa chọn router nào sẽđược quyền trao
đổi thông tin trước (master/ slave).
- Link State Request: gói tin này dùng để chỉđịnh loại LSA dùng trong tiến trình trao đổi các gói tin Database Description.
- Link State Update: gói tin này dùng để gửi các gói tin LSA đến router cận kề yêu cầu gói tin này khi nhận thông điệp Request.
Chương 4: Mô hình mạng MPLS thực tế
- Link State Acknowledge: gói tin này dùng để báo hiệu đã nhận gói tin Update.
4.2.3.2 Metric của OSPF:
OSPF sử dụng metric là cost. Cost của toàn tuyến được tính theo cách cộng dồn cost dọc theo tuyến đường đi của packet. Cách tính cost được IETF đưa ra trong RFC 2328.
Cost được tính dựa trên băng thông sao cho tốc độ kết nối của đường link càng cao thì cost càng thấp dựa trên công thức:
cost =
bandwidth
8
10
với giá trị bandwidth được cấu hình trên mỗi interface và đơn vị tính là bps. Tuy nhiên, chúng ta có thể thay đổi giá trị cost. Nếu router có nhiều đường đến đích mà cost bằng nhau thì router sẽ cân bằng tải trên các đường đó (mặc định là 4
đường, tối đa là 16 đường). Những tham số bắt buộc phải giống nhau trong các router chạy OSPF trong một hệ thống mạng đó là Hello/dead interval, Area – ID, authentication password (nếu có), stub area flag.
Hình 4.7Mô hình mạng OSPF với các metric
4.2.3.3 Quá trình xây dựng bảng định tuyến của OSPF
Các OSPF gửi các gói hello định kỳ để thiết lập quan hệ láng giềng (neighbor). Gói tin hello mang các thông tin thương lượng với các router neighbor trước khi thiết lập quan hệ adjacency. Trong mạng đa truy cập, giao thức hello sẽ bầu ra DR
Chương 4: Mô hình mạng MPLS thực tế
và BDR. DR và BDR sẽ thiết lập mối quan hệ adjacency với tất cả các router khác và những router này chỉ trao đổi thông tin với DR và BDR. Trong mạng point-to- point không cần chọn DR và BDR.
Mỗi router nhận một LSA từ neighbor với cơ sở dữ liệu về tập hợp các trạng thái đường liên kết (link-state database) của neighbor đó và gửi một copy của LSA tới tất cả neighbor khác của nó, trong đó mỗi một trạng thái kết nối (link-state) là mô tả về các interface của 1 router và các mối liên hệ với giữa router đó với các router hàng xóm.
Bằng cách flooding các LSA cho toàn bộ một area, tất cả router sẽ xây dựng chính xác link state database. Khi database được hoàn tất, mỗi router sử dụng thuật toán SPF để xây dựng nên cây SPF. Theo thuật toán này, đường tốt nhất là đường có chi phí thấp nhất. Thuật toán được sử dụng là Dijkstra, thuật toán này xem hệ
thống mạng là một tập hợp các nodes được kết nối với nhau bằng kết nối point-to- point. Mỗi kết nối này có một chi phí. Mỗi nodes có một tên. Mỗi nodes có đầy đủ
cơ sở dữ liệu về trạng thái của các đường liên kết. Do đó, chúng có đầy đủ thông tin về cấu trúc vật lý của hệ thống mạng. Tất cả các cơ sở dữ liệu này điều giống nhau cho mọi router trong cùng một vùng.
4.2.3.4Quá trình bầu chọn DR và BDR
Quá trình bầu chọn liên quan đến 2 tham số: độ ưu tiên (priority) và router ID. Tham số priority được chọn trước tiên, giá trị priroity nằm trong khoảng từ 0
đến 255. Nếu priority đặt là 0 thì router này sẽ không tham gia vào quá trình bầu chọn DR/BDR. Router nào có có độ ưu tiên cao nhất sẽ được chọn là DR, cao thứ
hai sẽ là BDR. Mặc định giá trị priority OSPF là 1. Khi giá trị priority đề bằng nhau thì OSPF sẽ bầu chọn DR dựa vào tham số thứ hai là router ID.
Trong hệ thống mạng dùng OSPF không cấu hình cổng interface loopback thì giá trị router ID được chọn là giá trị địa chỉ IP lớn nhất của các interface đang hoạt động (active interface) của router. Nếu có cổng loopback thì cổng loopback
được chọn, trường hợp có nhiều cổng loopback thì chọn cổng loopback nào có địa chỉ IP cao nhất.
Chương 4: Mô hình mạng MPLS thực tế
4.2.3.5 Đặc điểm của giao thức OSPF:
- Do OSPF là giao thức định tuyến dạng link-state nên có thời gian hội tụ nhanh. Việc tối ưu hóa thời gian hội tụ của mạng khi xảy ra sự cố về kết nối hay thiết bị là rất quan trọng. Thời gian để OSPF có thể hội tụ khi mạng xảy ra sự cố phụ thuộc vào 2 yếu tố:
* Tần suất và thời gian tạo ra các bản tin LSA.
* Tần suất và thời gian để router chạy thuật toán SPF.
- OSPF duy trì kết nối đến các router khác thông qua hello-packets thay vì các bản tin cập nhật định tuyến và do vậy sẽ phát hiện được router nào vẫn hoạt động hay không hoạt động trong mạng và sẽ lưu sự thay đổi đó trong topology database. - OSPF sử dụng thuật toán SPF có cơ chế tính toán đường đi tối ưu nên không cần bất cứ một cơ chế chống loop nào khác.
- Vấn đề với mạng lớn chạy OSPF:
Đối với một mạng lớn khi chạy OSPF gặp phải các vấn đề sau:
• Topology càng lớn càng cần nhiều bộ nhớđể xử lý.
• Xử lý bảng định tuyến cần CPU có khả năng xử lý cao.
• Khi có một interface trong mạng thay đổi trạng thái (up sang down và ngược lại), router sẽ phải chạy lại thuật toán SPF.
Chương 4: Mô hình mạng MPLS thực tế
Để giải quyết được các vấn đề này mạng cần được thiết kế phân cấp:
• Chia nhỏ mạng thành các area khác nhau. Mỗi area chỉ cần biết thông tin topology của area đó, không cần biết đến thông tin của các area khác (như
trong hình 4.5, mạng MPLS được chia làm 9 area).
• Việc chia làm các area sẽ giúp topology nhỏ hơn, chiếm bộ nhớ ít hơn và giảm thời gian chạy SPF, giảm thời gian hội tụ mạng.