I.7.7.1 Giao thức định tuyến dạng classful
Giao thức định tuyến classful chỉ hiểu một lớp mạng con, nghĩa là không chứa thông tin subnet mask trong các cập nhật định tuyến. Do vậy giao thức định tuyến dạng classful không hỗ trợ VLSM (Variable Length Subnet Mask) và mạng không liên tục. Các giao thức định tuyến dạng classful bao gồm RIPv1 và IGRP.
I.7.7.2 Giao thức định tuyến dạng classless
Giao thức định tuyến dạng classless cập nhật bất kỳ sự thay đổi nào của subnet mask. Do vậy giao thức định tuyến dạng classless hỗ trợ VLSM. sự tóm tắt đường đi và mạng không liên tục. Các giao thức định tuyến dạng classless bao gồm RIPv2, OSPF, EIGRP, IS-IS, và BGP.
I.7.7.3 Giao thức định tuyến dạng Interior
Giao thức định tuyến dạng Interior được sử dụng trong các hệ thống nội bộ, các mạng nội bộ như Intranet …Các giao thức định tuyến dạng Interior bao gồm RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, Integrated IS-IS.
I.7.7.4 Giao thức định tuyến dạng Exterior
Giao thức định tuyến dạng Exterior được sử dụng giữa các hệ thống nội bộ với nhau và trên Internet. Các giao thức định tuyến dạng Exterior là BGP.
I.8 Mô hình kết nối các mạng WAN với nhau
Mạng WAN (Wide Area Network) là mạng diện rộng kết nối các mạng LAN trong nội bộ của một quốc gia, hoặc là giữa các quốc gia với nhau. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Các WAN có thể kết nối với nhau thông qua các router với những giao thức định tuyến khác nhau.
Vấn đề là làm sao kết nối các mạng WAN lại với nhau để các công ty có thể truyền thông với nhau một cách hiệu quả. Chúng ta hãy xem bài toán đặt ra như sau:
Công ty bảo hiểm A có trụ sở chính đặt tại Mỹ. Ngoài ra công ty còn có các chi nhánh ở Singapore và Việt Nam. Mô hình kết nối như hình 3.4 sau:
Công ty ở Mỹ dùng router A, công ty ở Singapore dùng router B và công ty ở VN dùng router C. Router A được nối với router B, và router B nối với router C. Mỗi nơi đều có các mạng riêng được nối với interface E0 của router, có thể là LAN và cũng có thể là WAN. Vấn đề là làm sao để công ty chính và các chi nhánh có thể trao đổi thông tin với nhau một cách hiệu quả nhất. Cisco đã phát triển một số giao thức định tuyến (routing protocol) để hỗ trợ việc truyền thông giữa các router một cách hiệu quả. Vấn đề còn lại là ta sẽ chọn giao thức định tuyến động nào phù hợp và hiệu quả.
Các giao thức định tuyến tiêu biểu được trình bày trong bảng 3.5
Tên Tên đầy đủ Routed Protocol hỗ
trợ
RIP Routing Information Protocol TCP/IP, IPX
IGRP Interior Gateway Routing Protocol TCP/IP
OSPF Open Shortest Path First TCP/IP
EGP Exterior Gateway Protocol TCP/IP
BGP Border Gateway Protocol TCP/IP
IS-IS Intermediate System to Intermediate
System TCP/IP
EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol
TCP/IP
NLSP NetWare Link Services Protocol IPX/SPX
RTMP Routing Table Maintenance Protocol AppleTalk
Ở phần sau chúng ta sẽ xem xét một số routing protocol thông dụng hiện nay thường được cấu hình trên các router.
I.8.1 RIP (Routing Information Protocol)
RIP là chữ viết tắt của Routing Information Protocol, là một trong những routing protocol đầu tiên được sử dụng. RIP hoạt động dựa trên thuật toán distance vector, được sử dụng rất rộng rãi tuy nhiên chỉ thích hợp cho các hệ thống nhỏ và ít phức tạp.
RIP là giao thức dạng classful, nghĩa là không chứa thông tin subnet mask trong các cập nhật định tuyến. Do đó, RIP không hỗ trợ VLSM và mạng không liên tục.
RIP hỗ trợ cân bằng tải với tối đa là 6 đường đi có chi phí bằng nhau (equal- cost load balancing).
RIP sẽ tự động tóm tắt một mạng (auto summarization) trước khi quảng cáo nó.
• RIPv1 là giao thức định tuyến dạng classful, không hỗ trợ VLSM.
• RIPv2 là giao thức định tuyến dạng classless, có hỗ trợ VLSM, sự tóm tắt đường đi (route summarization) và chứng thực (authentication).
Mặc định:
• Route sẽ gửi bảng định tuyến để cập nhật thông tin sau khoảng thời gian trung bình là 30 giây (update timer), địa chỉ đích của cập nhật này là 255.255.255.255 (all-hosts broadcast).
• Thời gian đường đi (route) tồn tại trong bảng định tuyến khi không có cập nhật mới là 180 giây (invalid timer/timeout/expiration timer). Trong vòng 180 giây mà không nhận được cập nhật thì hop count của đường đi sẽ mang giá trị là 16, mặc dù đường đi là không thể đến được được nhưng đường đi vẫn được dùng để chuyển tiếp packet.
• Router sẽ không nhận bất kỳ cập nhật mới của đường đi này trong khoảng thời gian 180 giây (holddown timer).
• Khoảng thời gian router phải chờ trước khi xoá đường đi ra khỏi bảng định tuyến là 240 giây (flush timer /garbage collection timer).
I.8.1.1 Cập nhật định tuyến RIP
RIP gửi thông điệp cập nhật định tuyến cứ sau một khoảng thời gian khi cấu trúc mạng thay đổi.Khi router nhận được một thông điệp cập nhật định tuyến mới, router sẽ cập nhật vào bảng định tuyến để chọn lại đường đi. Giá trị metric của đường đi được tăng lên một nơi gửi thông điệp đến được xem là hop kế tiếp. Router sử dụng RIP sẽ xác nhận chỉ một đường đi tối ưu (đường đi với giá trị metric thấp nhất) để đến đích. Sau khi cập nhật bảng định tuyến, lập tức router bắt đầu truyền cập nhật định tuyến để cho router mạng khác biết về sự thay đổi đó.
RIP là giao thức hoạt động dạng broadcast, mặc định sẽ gửi update đến tất cả các thiết bị trên Ethernet LAN của router mà nó sẽ gửi packet đến. Điều này sẽ rất lãng phí. Để tránh điều này, interface Ethernet của router muốn truyền packet đi phải được cấu hình passive và dùng thêm lệnh neighbor để cho phép gửi cập nhật định tuyến đến router láng giềng xác định.
I.8.1.2 Metric của định tuyến RIP
Giao thức định tuyến RIP sử dụng metric là hop count mang giá trị từ 1 đến 15. Đường đi có metric là 16 được định nghĩa là vô hạn (infinity), nghĩa là đường đi đó không thể đến được. Mỗi tuyến đường từ nguồn đến đích đều được gán một giá trị metric để làm tiêu chuẩn so sánh. Khi router nhận được một cập nhật định tuyến mới, router sẽ cộng thêm 1 đơn vị vào giá trị metric trong cập nhật định tuyến và đưa vào bảng định tuyến của chính router đó. Địa chỉ IP của nơi gửi được sử dụng như là hop kế tiếp.
I.8.1.3 Tính ổn định
RIP ngăn chặn lặp định tuyến bằng cách giới hạn số hop cho phép của một đường đi từ nguồn đến đích.Số hop tối đa trong một đường đi là 15 nghĩa là khi router nhận được một cập nhật định tuyến của đường đi co metric là 15 thì metric của đường đi trong cập nhật đó sẽ tăng lên 1 là 16 nghĩa là không xác định, và mạng xem như không thể đến được. Mặt hạn chế của tính năng ổn định này là đường kính của mạng RIP sẽ ít hơn 16 hop.
RIP cũng có một số tính năng ổn định giống như một số giao thức định tuyến khác. Những tính năng đem đến sự ổn định mặc dù có những thay đổi đột ngột về cấu trúc mạng. Ví dụ như RIP sử dụng kỹ thuật Split horizon và holddown để ngăn chặn những thông tin định tuyến sai lệch được truyền đi rộng rãi.
I.8.1.4 RIP không hỗ trợ mạng không liên tục
Mạng không liên tục là một mạng bao gồm nhiều mạng con thuộc cùng một mạng chính (major network) bị phân cách bởi một mạng khác. Router sử dụng RIP sẽ không quảng cáo một mạng không nằm trong cùng major network đến router khác.
Cisco IOS từ 12.1 trở lên đã tích hợp sẵn lệnh ip classless để hỗ trợ router trong vấn đề mạng không liên tục. Lệnh này cho phép router chuyển các packet được hướng tới một mạng con không có trong các network kết nối trực tiếp (cùng class) tới tuyến đường tốt nhất (thường là default route) thay vì bị loại bỏ.
I.8.1.6 RIP và đường đi mặc định (default route)
RIP hỗ trợ default route, nghĩa là cho phép quảng bá mạng 0.0.0.0/0. Khi RIP tìm thấy một default route trong bảng định tuyến, nó sẽ tự động quảng cáo route này trong các cập nhật định tuyến. Lưu ý rằng default route phải có metric phù hợp, nghĩa là nhỏ hơn 15. Ví dụ nếu default route học được từ OSPF có metric lớn hơn hoặc bằng 15, RIP sẽ quảng cáo route này với metric là 16 và lúc đó ta phải cấu hình metric mặc định cho route đó.
Trong định tuyến dạng classful, nếu router nhận packet đến một mạng không có trong bảng định tuyến và không khai báo default route trong bảng định tuyến thì router sẽ loại bỏ packet đó. Nếu router cấu hình định tuyến dạng classless thì router sẽ chuyển packet đến default route..
I.8.1.7 RIP Timer
RIP có nhiều bộ đếm để thực thi, bao gồm:
• Bộ đếm thời gian cập nhật định tuyến (route update timer).
• Bộ đếm thời gian tồn tại của đường đi (route-timeout timer).
• Bộ đếm thời gian giải phóng đường đi (route-flush timer).
Bộ đếm cập nhật định tuyến đếm trong khoảng thời gian trung bình là 30 giây. Router sẽ căn cứ vào bộ đếm này để gửi bảng định tuyến để cập nhật thông tin cứ sau khoảng 30 giây. Điều này giúp ngăn chặn sự tắt nghẽn khi tất cả các router đồng thời cập nhật router láng giềng. Mỗi mục (entry) trong bảng định tuyến đều có thời gian tồn tại cùng với một bộ đếm thời gian tồn tại của đường đi. Khi thời gian tồn tại của đường đi đã hết, đường đi sẽ không còn giá trị nhưng nó vẫn còn được giữ lãi trong bảng cho đến khi thời gian bộ đếm route-flush hết hạn.
I.8.1.8 Định dạng packet RIP
Hình 3.6 minh họa định dạng IP packet của RIP. Số byte mỗi field:
Comman d
Verison Unused Address Family Identifie r
Unused IPAddress Unused Unused Metric
Các field trong địng dạng IP packet của RIP:
• Command—Trình bày cho dù packet là một sự yêu cầu (request)
hoặc là một sự trả lời (response).
Request yêu cầu router gửi tất cả hoặc một phần của bảng định tuyến. Response có thể là sự cập nhật thường xuyên một cách tự nguyện hoặc là sự đáp lại yêu cầu. Response chứa các entry của bảng định tuyến. Packet RIP phức tạp (Multiple RIP packet) được sử dụng để truyền thông tin từ những bảng định tuyến lớn.
• Version —xác định version của RIP được sử dụng.
• Unused — là field không sử dụng có giá trị mặc định là 0.
• Address-family identifier (AFI)—Xác định địa chỉ gia đình được sử dụng. RIP được thiết kế để mang thông tin định tuyến cho những giao thức khác nhau. Mỗi entry có 1 AFI cho biết kiểu địa chỉ. Trên lý thuyết, AFI của IP là 2.
• IP Address—Xác định địa chỉ IP cho entry.
• Metric—số hop mà router đã đi qua để đến đích, có giá trị từ 1 đến 15 nếu đường đi có thể đến, và 16 khi đường đi không thể đến.
1 IP packet của RIP có thể chứa đến 25 field AFI, Address, Metric của mạng đích.
I.8.1.9 RIP version 2
RIPv2 là một cải tiến của RIPv1. RIPv2 là giao thức định tuyến dạng classless, có hỗ trợ VLSM, sự tóm tắt đường đi và chứng thực. Một số cải tiến thể hiện ở: route tag, subnet mask, next-hop, multicast capability, và chứng thực.
Command Verison Route tag Address family identifier 00000000
Subnet mask Next hop Metric
Hình 3.7. Định dạng của IP packet RIPv2.
I.8.1.1.a Route tag
Field route tag dài 16 bit (2 byte) dùng để nhận dạng các route, có ý nghĩa trong quá trình redistribution. Các route khi redistribute vào RIP sẽ được đánh dấu bằng route tag để phân biệt giữa internal RIP và external RIP. Internal RIP là giữa các router sử dụng RIP với nhau. External RIP là giữa các giao thức RIP và các giao thức định tuyến khác.
I.8.1.1.b Next hop
Field Next Hop được sử dụng để tránh sự mở rộng hop trong quá trình chuyển tiếp packet để cho packet có thể được chuyển tiếp một cách nhanh nhất.
I.8.1.1.c RIPv2 hỗ trợ Multicast
RIPv2 sử dụng mô hình truyền thông multicast để trao đổi các thông tin định tuyến. Địa chỉ multicast RIPv2 sử dụng là 224.0.0.9 (địa chỉ MAC là 01-00- 5E-00-00-09)
I.8.1.2 Các câu lệnh cơ bản khi cấu hình RIP
router rip: chọn giao thức định tuyến là RIP.
no router rip: vô hiệu giao thức RIP đang hoạt động.
version version–number: là version mà RIP sử dụng. Nếu không dùng lệnh này router sẽ mặc định RIP đang sử dụng là RIPv1.
networknetwork-number: địa chỉ mạng muốn cấu hình.
timers basic update-timer invalid-timer holddown-timer flush-timer: qui định:
• update-timer: thời gian cập nhật định tuyến.
• invalid-timer: thời gian route tồn tại trong bảng định tuyến khi không có cập nhật mới.
• holddown-timer: là khoảng thời gian router sẽ không nhận bất cứ cập nhật mới nào của route.
• flush-timer: thời gian chờ trước khi xóa route ra khỏi bảng định tuyến.
clear ip route *: xóa và tạo lại thông tin trong bảng định tuyến.
Tóm lại
RIP là giao thức định tuyến quốc tế có thể dùng để cấu hình với router của nhiều hãng khác nhau. Với bài toán của công ty A ở trên, ta chọn RIP nếu như các mạng riêng của các công ty không quá phức tạp vì RIP có tính ổn định và dễ cấu hình, nhưng nếu như các mạng riêng của các công ty là phức tạp thì ta phải xem xét lại bởi vì RIP là giao thức dạng distance-vector nên nó sẽ gửi toàn bộ bảng định tuyến đi sau một khoảng thời gian update-timer. Như vậy sẽ rất lãng phí tài nguyên mạng khi router hiện hành phải chờ thời gian update-timer trước khi nhận được bảng cập nhật định tuyến, và trong khi router chỉ cần nhận những cập nhật về sự thay đổi trong mạng. RIP không hỗ trợ mạng không liên tục và VLSM nhưng RIPv2 đã khắc phục vấn đề này. Ngoài ra RIP sử dụng metric là hop với số hop tối đa là 15, nghĩa là độ hội tụ mạng chậm (vì phải đợi đến 15 hop trước khi biết được đường đi là unreachable) và đường kính của mạng sử dụng RIP tối đa chỉ được 15 hop, đây cũng là một hạn chế của RIP.
I.8.2 IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
IGRP chữ viết tắt của Interior Gateway Routing Protocol là loại routing protocol hiện nay đang thường dùng nhất, được phát triển riêng bởi Cisco giữa những năm 1980.IGRP dùng cơ chế advanced distance vector, dựa trên cơ chế link state kết hợp với distance vector nghĩa là chỉ cập nhật thông tin khi có sự thay đổi cấu trúc.Việc xác định đường được thực hiện linh hoạt thông qua nhiều yếu tố: số hop, băng thông, thời gian chờ, độ tin cậy…IGRP có khả năng hỗ trợ tối đa là 255 hop (so với giới hạn 15 hop của RIP), có độ hội tụ nhanh hơn RIP nhờ cơ chế flash update, và hỗ trợ cho nhiều đường
IGRP là giao thức định tuyến dạng classful, nghĩa là không chứa subnet mask trong các cập nhật định tuyến. IGRP tính toán metric dựa trên tham số băng thông (bandwidth), thời gian chờ (delay), độ ổn định (stability) và tải (load). IGRP có thời gian update dài hơn RIP, có khả năng hỗ trợ cân bằng tải với đơn giá không bằng nhau. IGRP không hỗ trợ mạng không liên tục và VLSM.
IGRP sẽ tự động tóm tắt một mạng (auto summarization) trước khi quảng cáo nó. Mặc định:
• Update – Router sẽ gửi bảng định tuyến để cập nhật thông tin sau khoảng thời gian trung bình là 90 giây (update timer), địa chỉ đích của update này là 255.255.255.255 (all-hosts broadcast).
• Invalid – Thời gian đường đi tồn tại trong bảng định tuyến khi không có cập nhật mới là 270 giây (invalid timer/timeout/expiration timer). Khi router ngừng gửi cập nhật định tuyến trong thời gian invalid timer, các đường đi sẽ ở trong tình trạng không hiệu lực.
• Holddown – Router sẽ không nhận bất cứ cập nhật mới của đường đi này trong khoảng thời gian 280 giây (holddown timer).
• Flush – Khoảng thời gian router phải chờ trước khi xóa đường đi ra khỏi bảng định tuyến là 630 giây (flush timer/garbage collection timer).
IGRP hoạt động tốt trong mạng IP. IGRP được thiết kế để hoạt động trong bất cứ môi trường mạng nào. Tuy nhiên, Cisco đã chuyển hướng hoạt động của IGRP trong mạng CLNP (OSI Connectionless-Network Protocol).
IGRP cung cấp metric với giới hạn lớn hơn các giao thức định tuyến khác. Ví dụ: độ ổn định và tải có giá trị từ 1 đến 255. Băng thông có thể lên đến