a. Khái niệm về giao thức định tuyến
Định tuyến là tiến trình mà Router sử dụng để forward (tiếp tới) các gói tin đến mạng đích. Các Router có thể truyền các gói tin nhờ vào địa chỉ IP đích trên các packet. Tất cả các thiết bị có thể truyền các gói tin đều dựa vào địa chỉ IP để truyền một cách chính xác các gói tin đến đích. Để đưa ra quyết định chính xác, các Router phải học từ các mạng kết nối với nó. Hay nói cách khác định tuyến đơn giản chỉ là tìm đường đi từ mạng này đến mạng khác, thông tin về những con đường này có thể được cập nhật tự động từ các Router khác hoặc là do người quản trị mạng chỉ định cho Router.
b. Bắt lỗi giao thức định tuyến bằng lệnh show ip protocol và show ip Router
Lệnh show ip protocols và show ip router sẽ hiển thị các thông tin về giao thức định tuyến và bảng định tuyến. Các thông tin này được sử dụng để kiểm tra cấu hình định tuyến của Router.
Lệnh show ip router là lệnh quan trọng nhất được sử dụng khi xử lý các sự cố về định tuyến. Lệnh này hiển thị nội dung của bảng định tuyến IP. Trong đó có thông tin về tất cả các mạng đích mà Router biết và cho biết Router học được các thông tin này từ đâu.
Khi có sự cố không truyền được dữ liệu đến một host trong một mạng nào đó thì chúng ta có thể dùng lệnh show ip router để kiểm tra lại xem Router có biết đường để đến mạng đó hay không.
Nếu kết quả của lệnh show ip router cho thấy Router không có đường đến mạng đích mà mình cần hoặc là Router không học được đường nào cả thì sự cố có thể là do thông tin định tuyến không trao đổi được với nhau. Trong trường hợp đó, chúng ta dùng lệnh show ip protocols để kiểm tra lại cấu hình của giao thức định tuyến.
Lệnh show ip protocols sẽ hiển thị thông tin về các giao thức định tuyến IP đang chạy trên Router. Chúng ta dùng lệnh này để xác định xem Router đang chạy trên giao thức định tuyến nào, mạng nào đang được quảng bá, cổng nào đang gửi thông tin cập nhật về định tuyến, thông tin cập nhật nhận được từ đâu. Ngoài ra, lệnh này còn cho biết thông tin về các khoảng thời gian họat động, tổng hợp đường đi, phân phối đường đi và các đặc tính khác đã được cấu hình của giao thức định tuyến. Nếu trên Router có cấu hình nhiều giao thức định tuyến thì thông tin của mỗi giao thức được liệt kê thành từng phần riêng biệt.
Lệnh show ip protocol được sử dụng để tìm hiểu nhiều sự cố về định tuyến, để xác định xem một Router nào đó mà chúng ta đang nghi ngờ có phát đi các thông tin định tuyến sai, giao thức định tuyến đã được cấu hình chưa, mạng nào đang được quảng bá và đang có các Router láng giềng nào. Trong tất cả các trường hợp xử lý sự cố, công việc xác định nguyên nhân sự cố sẽ rất khó khăn nếu không có các tài liệu ghi nhận lại các thông số để làm tiêu chuẩn so sánh đánh giá.
c. Các giao thức định tuyến tiêu biểu
• RIP (Raster Image Processor): là một giao thức định tuyến Distance vector sử dụng số hop làm metric (khoảng cách) để xác định hướng và khoảng cách cho bất kỳ một liên kết nào trong liên mạng. Nếu có nhều đường dẫn đến một đích, RIP sẽ chọn đường dẫn có số hop nhỏ nhất. Tuy nhiên số hop chỉ là một metric được dùng bởi RIP, nên giao thức này không phải lúc nào cũng chọn chính xác đường dẫn tốt nhất đến đích . RIP cũng không thể định tuyến cho một gói quá 15 hop. Phiên bản 1 của RIP yêu cầu tất cả các thiết bị trên mạng sử dụng cùng một mặt nạ con, vì nó không chứa thông tin mặt nạ con trong các cập nhật định tuyến. Phiên bản 2 cung cấp định tuyến cố định và truyền thông tin mặt nạ con trong các cập nhật định tuyến. Điều này cũng được gọi là classlesss routing (tuyến phân vùng không phân cấp). Với các giao thức định tuyến classless (không phân cấp), các mạng con khác nhau trong cùng một mạng có thể có các mặt nạ khác nhau trong cùng một mạng được gọi là thao tác mặt nạ mạng con có chiều dài thay đổi. Cập nhật theo định kỳ mặc định là 30s.
• IGRP: là giao thức định tuyến Link • State được phát triển bởi Cisco, IGRP được phát triển một cách đặc biệt nhằm giải quyết cho các vấn đề định tuyến trong các mạng lớn vượt quá tầm của một giao thức như RIP, IGRP có thể chọn đường dẫn sử dụng tốt nhất dựa vào thời gian trễ băng thông, tải và độ tin cậy. IGRP có quy định về số hop tối đa lớn hơn so với IRP. Cập nhật theo định kỳ mặc định là 90s.
• OSPF (Open Shortest Path Fist): là giao thức định tuyến Link • State được phát triển bởi IETF (Internet Engineering Task Force) vào năm 1988. OSPF được đưa ra để đáp ứng các nhu cầu định tuyến trong các liên mạng lớn có quy mô thay đổi mà RIP không thể đảm đương được.
Là giao thức được định nghĩa trong RFC 2328 (Request For Comment). Sử dụng thuật toán SPF để tính toán chọn đường đi tốt nhất, chỉ cập nhật khi có cấu trúc mạng thay đổi.
• IS•IS: là giao thức định tuyến Link • State được dùng cho các giao thức được định tuyến khác IP. Intergrated IS•IS là một mở rộng của IS•IS hỗ trợ nhiều giao thức được định tuyến bao gồm cả IP.
• EIGRP: là một giao thức riêng của Cisco. EIGRP là một phiên bản cải tiến của IGRP, đặc biệt EIGRP tạo ra hiệu quả hoạt động rất cao như hội tụ nhanh và lượng overhead thấp. EIGRP là một giao thức Distance vector cải tiến nó cũng dùng một vài đặc tính của định tuyến Link • State, do đó nó có thể đựơc xếp vào lọai giao thức định tuyến lai.
Là giao thức có chia tải, có các ưu điểm của định tuyến theo Distance vector và Link • State, sử dụng thuật toán DUAL (Diffused Update Algorithm) để chọn đường đi tốt nhất. Cập nhật theo định kỳ mặc định là 90s hoặc cập nhật khi có thay đổi về cấu trúc mạng.
• BGP (Border Gateway Protocol): là một ví dụ của EGP (Exterios Gateway Protocols), BGP trao đổi các thông tin định tuyến giữa các hệ thống tự trị trong khi vẫn đảm bảo sự chọn lựa đường dẫn lặp tự do (loop•free). BGP là một giao thức quảng cáo tuyến chuẩn được bởi các công ty và ISP (Internet Service Providers) hàng đầu trên Internet. BGP4 là phiên bản đầu tiên của BGP hỗ trợ Classless Inter•domain Routing (CIDR) và sự tập hợp tuyến. Không giống như các giao thức IGP (Interios Gateway Protocols) phổ biến, như RIP, OSPF và EIGRP, BGP không dùng các metric như số hop, băng thông hay thời gian trễ. Thay vì vậy, BGP đưa ra các quyết định tuyến dựa trên chính sách của mạng, hay các nguyên tắc sử dụng các thuộc tính đường dẫn BGP khác nhau. Được sử dụng để định tuyến lưu lượng Internet giữa các hệ tự quản (AS).
d. Ví dụ về một số lỗi cơ bản trong định tuyến • Lỗi định tuyến lặp
Định tuyến lặp có thể xảy ra khi định tuyến trên các Router chưa được cập nhật hội tụ do quá trình hội tụ chậm.
Hình 3.1.2.5.e: Lỗi định tuyến lặp.
• Trước khi mạng 1 bị lỗi, tất cả các Router trong hệ thống mạng đều có thông tin đúng về cấu trúc mạng và bảng định tuyến là chính xác. Khi đó chúng ta nói các Router đã hội tụ. Giả sử RouterC chọn đường đến mạng 1 bằng con đường RouterB và khoảng cách từ RouterC đến mạng 1 là 3 hops.
• Ngay khi mạng 1 bị lỗi RouterE liền gửi thông tin cập nhật cho RouterA. RouterA lập tức ngưng việc định tuyến về mạng 1, nhưng RouterB, C, D vẫn tiếp tục việc này vì chúng vẫn chưa hay biết về việc mạng 1 bị lỗi. Sau đó RouterA cập nhật thông tin về mạng 1 cho RouterB và D. RouterB và D lập tức ngưng định tuyến các gói dữ liệu về mạng 1. Nhưng đến lúc này RouterC vẫn chưa được cập nhật về mạng 1 nên nó vẫn định tuyến các gói dữ liệu đến mạng 1qua RouterB.
• Đến thời điểm cập nhật định kỳ của RouterC, trong thông tin cập nhật của RouterC gửi cho RouterD vẫn có thông tin về đường đến mạng 1 qua RouterB. Lúc này RouterD thấy rằng thông tin này tốt hơn thông tin báo mạng 1 bị lỗi mà nó vừa nhận được từ RouterA lúc trước. Do đó RouterD cập nhật lại thông tin này vào bảng định tuyến mà không biết như vậy là sai. Lúc này trên bảng định tuyến RouterD có đường đi tới mạng 1 là qua RouterC, sau đó RouterD lấy bảng định tuyến vừa mới cập nhật xong gửi cho RouterA. Tương tự RouterA cũng cập nhật lại đường đến mạng 1 lúc này là qua RouterD rồi gửi cho RouterB và E. Quá trình tương tự tiếp tục diễn ra ở RouterB, E, khi đó bất cứ gói dữ liệu nào gửi tới mạng 1 đều được gửi lặp vòng từ RouterC tới RouterB tới RouterA tới RouterD rồi lại tới RouterC.
• Tránh định tuyến lặp vòng bằng split horizone
Một nguyên nhân khác gây ra lặp vòng là Router gửi lại những thông tin định tuyến mà nó vừa nhận được cho chính Router đã gửi những thông tin đó. Phân tích sự cố xảy ra:
Hình 3.1.2.5.f: Lỗi lặp vòng bằng spit horizone
• RouterA gửi thông tin cập nhật cho RouterB và D thông báo là mạng 1 đã bị ngắt. Tuy nhiên RouterC vẫn gửi cập nhật cho RouterB là RouterC có đường dẫn đến mạng 1 thông qua RouterD, khoảng cách của đường này là 4.
• Khi RouterB tưởng lầm là RouterC vẫn có đường đến mạng 1 mặc dù con đường này có thông số định tuyến không tốt bằng con đường cũ của RouterB lúc trước. Sau
đó RouterB cũng cập nhật cho RouterA về đường đi mới tới mạng 1 mà RouterB vừa mới nhận được.
• Khi đó RouterA sẽ cập nhật lại là nó có thể gửi dữ liệu đến mạng 1 thông qua RouterB. RouterB định tuyến đến mạng 1 thông qua RouterC. RouterC lại định tuyến đến mạng 1 thông qua RouterD, kết quả là bất kỳ gói dữ liệu nào đến mạng 1 sẽ rơi vào vòng lặp này.
• Cơ chế split•horizon sẽ tránh được tình huống này bằng cách: Nếu RouterB hoặc D nhận được thông tin cập nhật về mạng 1 từ RouterA thì chúng sẽ không gửi lại thông tin cập nhật về mạng 1 cho RouterA nữa. Nhờ đó split•horizon làm giảm được việc cập nhật thông tin sai và giảm bớt viêc xử lý thông tin cập nhật.