CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG IP
2.2.2 Định tuyến động
Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP
Ở phương pháp này, thơng tin định tuyến được cập nhật một cách tựđộng. Cơng việc này được thực hiện bởi các giao thức định tuyến được cài đặt trong Router. Chức năng của giao thức định tuyến là định đường dẫn mà một gĩi tin truyền qua một mạng từ nguồn đến đích. Ví dụ giao thức thơng tin định tuyến RIP (Routing Information Protocol) , RIP2 (RIP version 2), OSPF (Open Shortest Path First).
a. Các thuật tốn định tuyến
Định tuyến Vector khoảng cách
Định tuyến vector khoảng cách (cịn được gĩi là định tuyến Bellman Ford) là một phương pháp định tuyến đơn giản , hiệu quả và được sử dụng trong nhiều giao thức định tuyến như RIP (Routing information Protocol), RIP2 (RIP version 2), OSPF (Open Shortest Path First).
Vector khoảng cách được thiết kế để giảm tối đa sự liên lạc giữa các Router cũng như lượng dữ liệu trong bảng định tuyến. Bản chất của định tuyến vector khoảng cách là một Router khơng cần biết tất cả các đường đi đến các phân đoạn mạng, nĩ chỉ cần biết phải truyền một datagram được gán địa chỉ đến một phân đoạn mạng đi theo hướng nào. Khoảng cách giữa các phân đoạn mạng được tính bằng số lượng Router mà datagram phải đi qua khi được truyền từ phân đoạn mạng này đến phân đoạn mạng khác. Router sử dụng thuật tốn vector khoảng cách để tối ưu hố đường đi bằng cách giảm tối đa số lượng Router mà datagram đi qua. Tham số khoảng cách này chính là số chặng phải qua (hop count).
Định tuyến theo trạng thái liên kết
Định tuyến vector khoảng cách sẽ khơng cịn phù hợp đối với một mạng lớn gồm rất nhiều Router. Khi đĩ mỗi Router phải duy trì một mục trong bảng định tuyến cho mỗi đích, và các mục này chỉ đơn thuần chứa các giá trị vector và hop count. Router cũng khơng thể tiết kiệm năng lực của mình khi đã biết nhiều về cấu trúc mạng. Hơn nữa, tồn bộ bảng giá trị khoảng cách và hop count phải được truyền giữa các Router cho dù hầu hết các thơng tin này khơng thực sự cần thiết trao đổi giữa các Router.
Định tuyến trạng thái liên kết ra đời là đã khắc phục được các nhược điểm của định tuyến vector khoảng cách.
Bản chất của định tuyến trạng thái liên kết là mỗi Router xây dựng bên trong nĩ một sơ đồ cấu trúc mạng. Định kỳ, mỗi Router cũng gửi ra mạng những thơng điệp trạng thái. Những thơng điệp này liệt kê những Router khác trên mạng kết nối trực tiếp với Router đang xét và trạng thái của liên kết. Các Router sử dụng bản tin trạng thái nhận được từ các Router khác để xây dựng sơđồ mạng. Khi một Router chuyển tiếp dữ liệu, nĩ sẽ chọn đường đi đến đích tốt nhất dựa trên những điều kiện hiện tại.
Giao thức trạng thái liên kết địi hỏi nhiều thời gian sử lí trên mỗi Router, nhưng giảm được sự tiêu thụ băng thơng bởi vì mỗi Router khơng cần gửi tồn bộ bảng định tuyến của mình. Hơn nữa, Router cũng dễ dàng theo dõi lỗi trên mạng vì bản tin trạng thái từ một Router khơng thay đổi khi lan truyền trên mạng (ngược lại, đối với phương pháp vector khoảng cách, giá trị hop count tăng lên mỗi khi thơng tin định tuyến đi qua một Router khác).
b. Giao thức định tuyến
Các giao thức IGP và các giao thức EGP
Các EGP định tuyến dữ liệu giữa các hệ thơng tự trị (autonomous systems). Một ví dụ của EGP là BGP (Border Gateway Protocol), là giao thức định tuyến bên ngồi chủ yếu của Internet.
Các IGP định tuyến dữ liệu bên trong một hệ thống tự trị. Các ví dụ của IGP là RIP, OSPF, IS-IS ... Sau đây sẽ trình bày một số giao thức định tuyến IGP thơng dụng.
Một số giao thức định tuyến IGP thơng dụng
Giao thức thơng tin định tuyến (RIP)
Giao thức định tuyến RIP phiên bản 1 nhận được từ giao thức định tuyến của hệ thống mạng Xerox, mà cũng được gọi là RIP, RIP được gắn vào với BSP UNIX như là một phần của giao thức TCP/IP và trở thành nhân tố chuẩn cho giao thức IP. Nhưđã đề cập ở
Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP
trước đây. RIP sử dụng một thuật tốn Vector khoảng cách mà đường xác định đường tốt nhất bằng sử dụng metric bước nhảy. Khi được sử dụng trong những mạng cùng loại nhỏ, RIP là một giao thức hiệu quả và sự vận hành của nĩ là khá đơn giản. RIP duy trì tất cả bảng định tuyến trong một mạng được cập nhật bởi truyền những lời nhắn cập nhật bảng định tuyến sau mỗi 30s. Sau một thiết bị RIP nhận một cập nhật, nĩ so sánh thơng tin hiện tại của nĩ với những thơng tin được chứa trong thơng tin cập nhật.
Vào giữa năm 1988, IETF đã phát hành RFC 1058 mơ tả hoạt động của hệ thống sử dụng RIP. Tuy nhiên RFC này ra đời sau khi rất nhiều hệ thống RIP đã được triển khai thành cơng. Do đĩ, một số hệ thống sử dụng RIP khơng hỗ trợ tất cả những cải tiến của thuật tốn véc-tơ khoảng cách cơ bản (ví dụ như cập nhật cĩ điều kiện và đầu độc ngược).
Hạn chế của RIP:
Giới hạn độ dài tuyến đường: Trong RIP, cost cĩ giá trị lớn nhất được đặt là 16. Do đĩ, RIP khơng cho phép một tuyến đường cĩ cost lớn hơn 15. Tức là, những mạng cĩ kích thước lớn hơn 15 bước nhảy phải dùng thuật tốn khác. Lưu lượng cần thiết cho việc trao đổi thơng tin định tuyến lớn.
• Tốc độ hội tụ khá chậm
• Khơng hỗ trợ mặt nạ mạng con cĩ độ dài thay đổi (VLSM): Khi trao đổi thơng tin về các tuyến đường, RIP khơng kèm theo thơng tin gì về mặt nạ mạng con. Do đĩ, mạng sử dụng RIP khơng thể hỗ trợ mặt nạ mạng con cĩ độ dài thay đổi.
Giao thức thơng tin định tuyến phiên bản 2 (RIP-2)
Tổ chức IETF đưa ra hai phiên bản RIP-2 để khắc phục những hạn chế của RIP-1. RIP-2 cĩ những cải tiến sau so với RIP:
• Hỗ trợ CIDR và VLSM: RIP-2 hỗ trợ siêu mạng và mặt nạ mạng con cĩ chiều dài thay đổi. Đây là một trong những lý do cơ bản để thiết kế chuẩn mới này. Cải tiến này làm cho RIP-2 phù hợp với các cách thức địa chỉ hố phức tạp khơng cĩ trong RIP-1.
• Hỗ trợ chuyển gĩi đa điểm: Đây là cải tiến để RIP cĩ thể thực hiện kiểu chuyển gĩi đa điểm chứ khơng đơn thuần chỉ cĩ kiểu quảng bá như trước. Điều này làm giảm
tải cho các trạm khơng chờ đợi các bản tin RIP-2. Để tương thích với RIP-1, tuỳ chọn này sẽđược cấu hình cho từng giao diện mạng.
• Hỗ trợ nhận thực: RIP-2 hỗ trợ nhận thực cho tất cả các node phát thơng tin định tuyến. Điều này hạn chế những thay đổi cĩ ảnh hưởng xấu đối với bảng định tuyến.
• Hỗ trợ RIP-1: RIP-2 tương thích hồn tồn với RIP-1.
Những hạn chế của RIP-2
RIP-2 đã được phát triển để khắc phục rất nhiều hạn chế trong RIP-1. Tuy nhiên những hạn chế của RIP-1 như giới hạn về số hop hay khả năng hội tụ chậm vẫn cịn tồn tại trong RIP-2.
Giao thức OSPF
Giao thức OSPF (Open Shortest Path First) là một giao thức cổng trong. Nĩ được phát triển để khắc phục những hạn chế của giao thức RIP. Bắt đầu được xây dựng vào năm 1988 và hồn thành vào năm 1991, các phiên bản cập nhật của giao thức này hiện vẫn được phát hành. Tài liệu mới nhất hiện nay của chuẩn OSPF là RFC 2328. OSPF cĩ nhiều tính năng khơng cĩ ở các giao thức vec-tơ khoảng cách. Việc hỗ trợ các tính năng này đã khiến cho OSPF trở thành một giao thức định tuyến được sử dụng rộng rãi trong các mơi trường mạng lớn. Trong thực tế, RFC 1812 (đưa ra các yêu cầu cho bộđịnh tuyến IPv4) - đã xác định OSPF là giao thức định tuyến động duy nhất cần thiết. Sau đây sẽ liệt kê các tính năng đã tạo nên thành cơng của giao thức này:
• Cân bằng tải giữa các tuyến cùng cost: Việc sử dụng cùng lúc nhiều tuyến cho phép tận dụng cĩ hiệu quả tài nguyên mạng.
• Phân chia mạng một cách logic: điều này làm giảm bớt các thơng tin phát ra trong những điều kiện bất lợi. Nĩ cũng giúp kết hợp các thơng báo về định tuyến, hạn chế việc phát đi những thơng tin khơng cần thiết về mạng.
• Hỗ trợ nhận thực: OSPF hỗ trợ nhận thực cho tất cả các node phát thơng tin quảng cáo định tuyến. Điều này hạn chế được nguy cơ thay đổi bảng định tuyến với mục đích xấu.
• Thời gian hội tụ nhanh hơn: OSPF cho phép truyền các thơng tin về thay đổi tuyến mộtcách tức thì. Điều đĩ giúp rút ngắn thời gian hội tụ cần thiết để cập nhậtothong tin cấu hình mạng.
Đồ án tốt nghiệp Chương 2. Định tuyến trong mạng IP
• Hỗ trợ CIDR và VLSM: Điều này cho phép nhà quản trị mạng cĩ thể phân phối nguồn địa chỉ IP một cách cĩ hiệu quả hơn.
OSPF là một giao thức dựa theo trạng thái liên kết. Giống như các giao thức trạng thái liên kết khác, mỗi bộ định tuyến OSPF đều thực hiện thuật tốn SPF để xử lý các thơng tin chứa trong cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết. Thuật tốn tạo ra một cây đường đi ngắn nhất mơ tả cụ thể các tuyến đường nên chọn dẫn tới mạng đích.