RIP thế hệ kế tiếp RIPng (RIP next generation) được phỏt triển để cho phộp cỏc bộ định tuyến bờn trong một mạng sử dụng IPv6 trao đổi cỏc thụng tin để tớnh toỏn tuyến. Chuẩn này được nờu trong RFC 2080.
Cũng giống như cỏc giao thức khỏc trong tập giao thức RIP, RIPng là một giao thức vec-tơ khoảng cỏch được thiết kế để sử dụng bờn trong một hệ tự trị. RIPng sử
dụng cựng thuật toỏn, định thời như RIP-2.
Trong RIPng vẫn cũn những hạn chế thừa hưởng của cỏc giao thức vec-tơ
khoảng cỏch như hạn chế về giỏ tuyến và thời gian hội tụ.
3.2.7.1 Sự khỏc biệt giữa RIPng và RIP-2
Cú hai điểm cơ bản phõn biệt RIP-2 và RIPng:
♦ Hỗ trợ nhận thực: RIP-2 hỗ trợ nhận thực đối với tất cả cỏc node phỏt thụng tin
định tuyến. RIPng khụng hỗ trợ quỏ trỡnh nhận thực này, thay vào đú, nú sử dụng tớnh năng an toàn thừa hưởng từ IPv6. Ngoài nhận thực cỏc tớnh năng an toàn đú cũn cho phộp mó hoỏ từng gúi tin RIPng. Làm cỏch này cú thể khống chếđược số
cỏc thiết bị nhận thụng tin định tuyến. Một kết quả của việc sử dụng cỏc tớnh năng an toàn IPv6 là trường AFI trong gúi tin RIPng đó được loại bỏ. Lý do là khụng cần thiết phải phõn biệt giữa cỏc đầu mục nhận thực và cỏc đầu mục định tuyến trong một bản tin quảng cỏo.
♦ Hỗ trợ cỏc định dạng địa chỉ IPv6: cỏc trường chứa trong gúi tin RIPng đó được thay đổi để hỗ trợđịnh dạng địa chỉ dài của IPv6.
3.2.7.2 Định dạng gúi tin RIPng
Định dạng gúi tin RIPng tương tự như gúi tin RIP-2. Cả hai đều chứa 4 octet tiờu
đề lệnh, theo sau là cỏc mục định tuyến, mỗi mục gồm 20 octet.
Việc sử dụng trường command và trường version hoàn toàn giống như trong gúi tin RIP-2. Tuy nhiờn cỏc trường chứa thụng tin định tuyến đó được thay đổi để phự hợp với địa chỉ IPv6 dài 16 octet. Cỏc trường này được sử dụng khỏc với những trường tư-
ơng đương trong RIP-1 và RIP-2.
Để chỉ ra con đường tiếp theo để tới đớch, RIPng sử dụng 20 octet mang thụng tin vềđớch (Hỡnh 3.7a), và 20 octet mang thụng tin về bước tiếp theo (Hỡnh 3.7b )
Hỡnh 3.7 Mục chọn đường trong RIPng
(a)Thụng tin vềđớch
(b) Thụng tin về hướng tiếp theo.
Sự kết hợp của trường IPv6 Prefix và trường Prefix Lengthđược sử dụng để xỏc
định địa chỉđớch. Trường Metric chỉ cú kớch thước 1 octet, tuy nhiờn thế là vẫn thừa bởi giỏ trị tối đa của trường này vẫn chỉ là 16. Trường IPv6 Next Hop Address mang địa chỉ
của node tiếp theo trờn con đường tới đớch.
Một gúi tin RIPng sẽ cú dạng như Hỡnh 3.8
Hỡnh3.8 Một gúi tin RIPng
Trong gúi tin vớ dụ trờn, ba đớch đầu tiờn khụng cú phần chỉ bước nhảy kế tiếp tương ứng, tức là đi trực tiếp qua node phỏt gúi tin này. Đểđến đớch 4 và 5 phải qua A. Tương tự, đểđến đớch 6 phải qua B.
KẾT LUẬN
Mục đớch của chương này là trỡnh bày về giao thức thụng tin định tuyến RIP, là một giao thức cổng nội, định tuyến theo vectơ khoảng cỏch, với cỏc phiờn bản: RIPv1, RIPv2, RIPng.
Chương này cũng giới thiệu cho chỳng ta những chức năng cơ bản của router, khỏi niệm về hệ thống tự trị cũng như khỏi niệm cơ bản về giao thức định tuyến cổng nội và giao thức định tuyến cổng ngoại trong mạng IP.
Trong chương tiếp theo, chỳng ta sẽ tỡm hiểu về giao thức định tuyến OSPF, cũng là một giao thức định tuyến cổng nội nhưng định tuyến theo trạng thỏi liờn kết.
CHƯƠNG 4
GIAO THỨC OSPF
4.1 Giới thiệu
Giao thức OSPF (Open Shortest Path First) là một giao thức cổng nội . Nú được phỏt triển để khắc phục những hạn chế của giao thức RIP. Bắt đầu được xõy dựng vào năm 1988 và hoàn thành vào năm 1991, cỏc phiờn bản cập nhật của giao thức này hiện vẫn được phỏt hành. Tài liệu mới nhất hiện nay của chuẩn OSPF là RFC 2328. OSPF cú nhiều tớnh năng khụng cú ở cỏc giao thức vec-tơ khoảng cỏch. Việc hỗ trợ cỏc tớnh năng này đó khiến cho OSPF trở thành một giao thức định tuyến được sử dụng rộng rói trong cỏc mụi trường mạng lớn. Trong thực tế, RFC 1812 (đưa ra cỏc yờu cầu cho bộ định tuyến IPv4) - đó xỏc định OSPF là giao thức định tuyến động duy nhất cần thiết. Sau
đõy sẽ liệt kờ cỏc tớnh năng đó tạo nờn thành cụng của giao thức này:
♦ Cõn bằng tải giữa cỏc tuyến cựng giỏ: Việc sử dụng cựng lỳc nhiều tuyến cho phộp tận dụng cú hiệu quả tài nguyờn mạng.
♦ Phõn chia mạng một cỏch logic: điều này làm giảm bớt cỏc thụng tin phỏt ra trong những điều kiện bất lợi. Nú cũng giỳp kết hợp cỏc thụng bỏo về định tuyến, hạn chế việc phỏt đi những thụng tin khụng cần thiết về mạng.
♦ Hỗ trợ nhận thực: OSPF hỗ trợ nhận thực cho tất cả cỏc node phỏt thụng tin quảng cỏo định tuyến. Điều này hạn chếđược nguy cơ thay đổi bảng định tuyến với mục
đớch xấu.
♦ Thời gian hội tụ nhanh hơn: OSPF cho phộp truyền cỏc thụng tin về thay đổi tuyến một cỏch tức thỡ. Điều đú giỳp rỳt ngắn thời gian hội tụ cần thiết để cập nhật kiến trỳc mạng.
♦ Hỗ trợ CIDR và VLSM: Điều này cho phộp nhà quản trị mạng cú thể phõn phối nguồn địa chỉ IP một cỏch cú hiệu quả hơn.
♦ OSPF là một giao thức dựa theo trạng thỏi liờn kết. Giống như cỏc giao thức trạng thỏi liờn kết khỏc, mỗi bộ định tuyến OSPF đều thực hiện thuật toỏn SPF để xử lý cỏc thụng tin chứa trong cơ sở dữ liệu trạng thỏi liờn kết. Thuật toỏn tạo ra một cõy đường đi ngắn nhất mụ tả cụ thể cỏc tuyến đường nờn chọn dẫn tới mạng đớch.
4.2 Một số khỏi niệm dựng trong OSPF
Vựng OSPF (OSPF Area)
Mạng sử dụng OSPF (AS) được chia thành một tập cỏc vựng. Mỗi vựng bao gồm một nhúm logic cỏc mạng, cỏc bộ định tuyến và cú một tờn nhận dạng 32 bit riờng. Vựng đú cú thể nằm trong giới hạn của một khu vực địa lý.
♦ Bờn trong một vựng, cỏc bộ định tuyến duy trỡ một cơ sở dữ liệu như nhau mụ tả
cỏc thiết bị định tuyến và cỏc link trong vựng đú. Cỏc bộ định tuyến này khụng biết gỡ về cấu hỡnh của phần mạng bờn ngoài vựng. Chỳng chỉ biết tới cỏc tuyến dẫn tới cỏc mạng ngoài đú. Điều này giỳp giảm bớt kớch thước cơ sở dữ liệu về
cấu hỡnh được duy trỡ trong mỗi bộđịnh tuyến.
♦ Cỏc vựng hạn chế sự phỏt triển bựng nổ của cỏc thụng tin cập nhật trạng thỏi liờn kết. Phần lớn cỏc LSA chỉđược phỏt đi trong phạm vi một vựng.
♦ Việc chia vựng làm giảm bớt lượng xử lý của CPU để duy trỡ cơ sở dữ liệu cấu hỡnh. Cỏc thuật toỏn SPF được hạn chế để chỉ làm việc với những thay đổi bờn trong của một vựng.
♦ Vựng backbone
Trong mỗi AS sử dụng OSPF phải cú ớt nhất một vựng, đú là vựng backbone. Cỏc vựng khỏc cú thểđược tạo ra dựa theo cấu hỡnh mạng hay cỏc yờu cầu khỏc về thiết kế.
Trong một AS cú nhiều vựng, vựng backbone cú kết nối vật lý tới tất cả cỏc vựng khỏc. Mỗi vựng đều phải cú khả năng phỏt thụng tin định tuyến trực tiếp tới vựng backbone. Sau đú vựng backbone sẽ phỏt những thụng tin này tới cỏc vựng cũn lại.
Router nội vựng, biờn vựng và biờn AS
Trong mạng OSPF, router được phõn thành ba loại: nội vựng (Intra-Area), biờn vựng (area border) và biờn AS (AS boundary). (Hỡnh 3.9)
♦ Intra-Area Router: cỏc router này nằm hoàn toàn trong một vựng OSPF. Chỳng lưu trữ cơ sở dữ liệu về cấu hỡnh của vựng đú.
♦ Area Border Router (ABR): loại router này cú kết nối với hai hay nhiều vựng khỏc nhau. Một trong cỏc vựng đú phải là vựng backbone. Cỏc ABR lưu trữ những cơ
sở dữ liệu cấu hỡnh của từng vựng nú kết nối. Cỏc ABR cũng thực hiện cỏc thuật toỏn SPF độc lập cho từng vựng.
♦ AS Boundary Router (ASBR): Cỏc router loại này nằm tại ngoại vi của mạng OSPF. Chức năng của chỳng là làm cỏc cổng trao đổi thụng tin kết nối giữa mạng OSPF với cỏc mụi trường định tuyến khỏc. ASBR cú nhiệm vụ thụng bỏo với mạng AS về cỏc liờn kết ra ngoài AS.
Hỡnh 4.1 Cỏc loại router trong OSPF.
Mỗi Router được gỏn một giỏ trị nhận dạng 32 bit (RID). Giỏ trị của RID xỏc
định duy nhất thiết bịđú.
Cỏc loại mạng vật lý
OSPF phõn chia mạng vật lý thành 3 loại. Chỳng phõn biệt với nhau dựa theo loại hỡnh thụng tin giữa cỏc thiết bị kết nối trong mạng.
♦ Điểm tới điểm: cỏc mạng loại này kết nối trực tiếp hai router.
♦ Đa truy nhập: mạng loại này hỗ trợ nhiều router cựng kết nối tới. Loại này lại
được chia thành hai loại con:
Cỏc mạng quảng bỏ cho phộp chuyển gúi tới tất cả cỏc router một cỏch
đồng thời. Khi đú thiết bị phỏt sẽ sử dụng một địa chỉđược tất cả cỏc thiết bị khỏc nhận biết gọi là địa chỉ quảng bỏ. Ethernet và Token-ring là hai loại mạng đa truy nhập quảng bỏ OSPF.
Mạng khụng quảng bỏ khụng cú khả năng trờn đõy. Mỗi gúi tin phải được xỏc định một địa chỉ dẫn tới một Router nhất định. X.25 và Frame Relay là hai vớ dụ của mạng đa truy nhập khụng quảng bỏ OSPF.
♦ Điểm - đa điểm: Đõy là trường hợp đặc biệt của mạng đa truy nhập khụng quảng bỏ. Trong đú mỗi thiết bị khụng nhất phải kết nối trực tiếp với mọi thiết bị khỏc.
Router lõn cận.
Cỏc router cựng kết nối tới một mạng được coi là cỏc router lõn cận. Giữa hai router lõn cận cú thểđược thiết lập mối quan hệ cận kề. Khi hai router lõn cận trao đổi bảng trạng thỏi liờn kết với nhau là chỳng đó cú mối quan hệ này.
Việc trao đổi cỏc thụng tin trạng thỏi kết nối giữa cỏc router lõn cận sẽ chiếm dung một lượng lớn lưu lượng đường truyền. Để giảm bớt lượng thụng tin trao đổi này, một router khụng cần thiết phải tạo mối quan hệ cận kề với mọi thiết bị lõn cận:
♦ Trong mạng đa truy nhập : quan hệ cận kềđược thiết lập giữa mỗi router với một router được chỉđịnh.
♦ Trong mạng điểm tới điểm: quan hệ cận kềđược tạo ra giữa cả hai router.
♦ Mỗi mạng đa truy nhập chọn ra một Router được chỉ định (DR) và một router
được chỉ định dự phũng (BDR). DR thực hiện hai chức năng sau trong đoạn mạng:
♦ Nú thiết lập mối quan hệ cận kề với mọi router trong mạng đa truy nhập đú. Điều này làm cho DR trở thành điểm trung tõm để chuyển cỏc LSA.
♦ Nú tạo ra cỏc bản tin thụng bỏo liờn kết liệt kờ từng router kết nối tới mạng đa truy nhập đú.
BDR tạo ra quan hệ cận kề tương tự như router được chỉ định. Nú cú trỏch nhiệm thực hiện cỏc chức năng của DR khi RD gặp sự cố.
4.3 Phõn phỏt cỏc LSA
Theo giao thức OSPF, cỏc LSA được phỏt tràn lụt giống như trong cỏc thuật toỏn chọn đường theo trạng thỏi liờn kết thụng thường. Để giỳp cho quỏ trỡnh phõn phỏt cỏc LSA được hiệu quả, hai bước sau đõy cần phải được thực hiện:
♦ Mỗi router lưu LSA trong một khoảng thời gian trước khi chuyển tới cỏc router lõn cận của nú. Nếu trong khoảng thời gian đú cú một bản sao mới của LSA được chuyển tới, router sẽ thay thế bản cũ bằng LSA mới này.
♦ Để đảm bảo độ tin cậy, mỗi LSA đều cần được bỏo nhận. Nếu một router nhận
được LSA từ một hướng, trong khi chưa kịp bỏo nhận lại nhận được thờm nhiều LSA khỏc mới hơn cũng từ hướng đú thỡ chỉ cần bỏo nhận cho LSA mới nhất. Một router sau khi phỏt một LSA mà khụng thu được bỏo nhận thỡ sau một khoảng thời gian sẽ phỏt lại LSA đú cho tới khi cú bỏo nhận từ phớa bờn kia.
Kớch thước của cỏc LSA khỏ nhỏ, trung bỡnh chỉ khoảng 40 byte. Cỏc LSA được chia thành 5 loại khỏc nhau:
♦ LSA Router: loại LSA này được tạo ra bởi tất cả cỏc router OSPF và được phỏt tràn lụt trờn toàn vựng. Chỳng liệt kờ tất cả cỏc link nối tới router này, giỏ của mỗi link, địa chỉ của mạng hoặc router mà cỏc link kết nối tới.
♦ LSA mạng (network LSA): loại quảng cỏo này liệt kờ cỏc router kết nối tới một mạng đa truy nhập. Chỳng được tạo ra bởi cỏc DR trong một đoạn đa truy nhập và cũng được phỏt theo kiểu tràn lụt trờn toàn vựng.
♦ LSA túm tắt (Summary LSA): loại LSA này được một ABR tạo ra.
Loại 3: mụ tả cỏc tuyến tới đớch trong cỏc vựng khỏc trong mạng OSPF (đớch giữa cỏc vựng khỏc nhau).
Loại 4: mụ tả tuyến tới cỏc ASBR.
♦ LSA cho link ngoài (external link LSA): loại quảng cỏo này mụ tả cỏc tuyến tới những đớch nằm ngoài AS. Chỳng được tạo ra bởi một ASBR. Cỏc quảng cỏo loại này được phỏt tràn lụt trờn mọi vựng của AS.
4.3 Cỏc kiểu gúi tin OSPF
Cỏc gúi OSPF được truyền trong gúi tin IP với ToS bằng 0 và quyền ưu tiờn của bản tin điều khiển liờn mạng. Điều này giỳp cho gúi cú được sự xử lý như mong muốn.
Tất cả cỏc gúi OSPF đều cú chung phần tiờu đề như trong Hỡnh 3.10. Theo sau là phần thụng tin cú chiều dài thay đổi.
♦ Version: phiờn bản của OSPF.
♦ Packet Type: loại gúi tin. Gúi OSPF cú thể thuộc một trong 5 loại sau:
Hello: loại gúi này sử dụng để phỏt hiện và duy trỡ quan hệ với cỏc router lõn cận.
Database description: loại gúi này mụ tả tập hợp cỏc LSA chứa trong cơ sở
dữ liệu trạng thỏi liờn kết của router.
Link state request: Loại gúi này dựng để yờu cầu một LSA mới hơn từ một router lõn cận.
Link state update: loại gúi này sử dụng để cung cấp một LSA mới hơn cho một router lõn cận.
Link state acknowledgement: loại gúi này làm nhiệm vụ bỏo nhận LSA.
♦ Packet Length: Chiều dài của gúi tin tớnh theo byte, kể cả tiờu đề.
♦ Router ID: Xỏc định router phỏt gúi tin.
♦ Area ID: Xỏc định xem gúi tin này thuộc vựng nào.
♦ Authentication Type: Kiểu thụng tin nhận thực: kiểu thụng tin nhận thực trong OSPF được thiết lập theo mỗi vựng.
♦ Authentication Data: Thụng tin nhận thực.
4.4 Trao đổi thụng tin giữa cỏc node lõn cận
Để thực hiện chọn đường tối ưu, cỏc node cần phải trao đổi với nhau cỏc LSA. OSPF cú quy định một số hoạt động để thực hiện việc trao đổi cỏc thụng tin này:
Phỏt hiện router lõn cận.
Chọn router được chỉđịnh.
Thiết lập quan hệ cận kề và đồng bộ cơ sở dữ liệu.
Phỏt hiện router lõn cận- giao thức Hello của OSPF
Giao thức Hello phỏt hiện và duy trỡ mối quan hệ với cỏc router lõn cận. Mỗi router sẽ phỏt đi theo chu kỳ cỏc gúi tin Hello theo từng giao diện (link). Cỏc gúi tin Hello này mang RID của tất cả cỏc router đó gửi gúi tin Hello tới cho router đú qua giao diện tương ứng..
Khi một router nhận ra RID của mỡnh trong gúi Hello được gửi bởi router khỏc, chỳng sẽ trở thành cỏc router lõn cận.
Trong gúi Hello cũn mạng cỏc thụng tin về mức ưu tiờn của router, nhận dạng DR, BDR. Cỏc thụng tin này được dựng để chọn ra DR trong cỏc mạng đa truy nhập.
Chọn Router được chỉđịnh
Mọi mạng đa truy nhập đều phải cú một DR. Cũng cú thể cú thờm một BDR để
bảo đảm khụng bị mất khả năng định tuyến trong trường hợp DR gặp sự cố.
Khi đó được lựa chọn, DR và BDR sẽ tạo quan hệ cận kề với tất cả cỏc router trong đoạn đa truy nhập đú.
Cỏc router lõn cận được coi là cận kề nếu chỳng đồng bộ với nhau cơ sở dữ liệu trạng thỏi kết nối. Một router khụng tạo mối quan hệ cận kề với tất cả cỏc router lõn