• Mục tiêu thí nghiệm:
o Giúp sinh viên hiểu chức năng định tuyến của Router. o Cấu hình định tuyến trên 1 thiết bị cụ thể: router Cisco. • Nội dung thí nghiệm:
o Tìm hiểu quá trình định tuyến, đọc và phân tích bảng định tuyến của router Cisco. o Thực hành cấu hình định tuyến tĩnh trên router Cisco.
o Thực hành cấu hình định tuyến động trên router Cisco: giao thức RIP. • Thiết bị thí nghiệm:
o 2 máy tính có card mạng. o 2 dây cáp mạng (cáp chéo). o 2 router 2801.
o 2 card serial 2 A/S. o 2 cáp serial Smart – DTE. o 2 cáp serial Smart – DCE.
Phần 1: Cơ sở lý thuyết
.1 Định tuyến
Định tuyến là một chức năng của lớp 3 của mô hình OSI, đó là quá trình router chọn đường đi tốt nhất để chuyển gói đến đích. Quá trình định tuyến về cơ bản được thực hiện dựa vào địa chỉ đích được chỉ trong phần header của gói cần định tuyến. Bản chất của quá trình định tuyến chính là router chọn được cổng (interface) ra tốt nhất để gửi gói đến đích.
Quá trình định tuyến được thực hiện dựa trên một cơ sở dữ liệu được lưu trong RAM của router được gọi là bảng định tuyến (routing table). Bảng định tuyến của mỗi hãng sản xuất có thể khác nhau về cấu trúc nhưng về cơ bản luôn gồm 2 thành phần sau:
_ Địa chỉ mạng đích: chứa địa chỉ mạng (network address) của các mạng đích mà router học được.
_ Con trỏ chỉ đến mạng đích: con trỏ này hoặc chỉ đến cổng ra của router mà router cho là có đường đi tốt nhất đến mạng đích nếu chỉ đến nhiều cổng ra đồng thời thì ta có chia tải (load- balancing). Trường hợp thứ 2 là con trỏ này chỉ đến một router khác được cho là có đường đi tốt nhất đến mạng đích.
Bảng định tuyến được xây dựng dựa trên 3 cách sau:
_ Các mạng kết nối trực tiếp với router thông qua các cổng được router tự phát hiện và được ghi trong bảng định tuyến dưới dạng các mạng kết nối trực tiếp (Connected network).
_ Thông tin về các mạng khác, thuộc các router khác có thể được đưa vào bảng định tuyến thông qua việc người quản trị cấu hình bằng tay, cách này được gọi là định tuyến tĩnh (Static routing).
_ Thông tin về các mạng khác, thuộc các router khác còn có thể được đưa vào bảng định tuyến thông qua việc trao đổi thông tin định tuyến giữa các router, cách này được gọi là định tuyến động (Dynamic routing).
.2 Giao thức định tuyến (Routing Protocol)
Giao thức là tập hợp các quy tắc được chuẩn hoá, quy định cách thức mà thông qua đó các thiết bị mạng có thể thông tin cho nhau qua môi trường mạng
Một giao thức quy định 2 vấn đề:
_ Định dạng gói.
_ Cách thức xử lý các gói để hoàn thành một hoạt động nào đó.
Giao thức định tuyến: Giao thức định tuyến là giao thức mà thông qua đó các router trao
đổi thông tin định tuyến để cập nhật và duy trì bảng định tuyến.
Nhờ có giao thức định tuyến mà các router có thể học được thông tin định tuyến từ các router khác và tìm được đường đi tốt nhất đến các mạng không kết nối trực tiếp với nó. Chính vì vậy mà khi một gói được chuyển tới cho một router bất kỳ trong mạng, router đó có thể chuyển được gói đến đích theo đường tốt nhất.
Một số giao thức định tuyến tiêu biểu trong mô hình TCP/IP:
_ Routing Information Protocol (RIP). _ Open Shortest Path First (OSPF).
_ Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) (đây là giao thức độc quyền của Cisco).
_ Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) (đây là giao thức độc quyền của Cisco).
Để chọn được đường đi tốt nhất thì một giao thức định tuyến so sánh metric giữa các đường cùng chỉ tới một mạng đích. Metric là giá trị được gán cho mỗi đường đi đến mỗi mạng đích, nó được dùng làm cơ sở để chọn đường đi tốt nhất đến một mạng đích của một giao thức định tuyến. Metric của một giao thức định tuyến có thể sử dụng một đặc tính đặc trưng cho đường đi đến mạng đích hoặc là tổng hợp của nhiều yếu tố.
Một số thông số thông dụng được sử dụng để tính metric có thể kể đến: _ Hop count: đơn giản là số router cần phải đi qua để đến được mạng đích.
_ Băng thông (Bandwidth): là băng thông của đường đi đến mạng đích, nếu trên đường đi này có nhiều kết nối với băng thông khác nhau thì băng thông được chọn để tính metric là băng thông nhỏ nhất trên đường đó.
_ Độ trễ (Delay): là thời gian để gửi một gói đến mạng đích.
_ Tải (Load): diễn tả dung lượng traffic chiếm trên các kết nối đến mạng đích. _ Độ tin cậy (Reliability): diễn tả độ tin cậy của các kết nối đến mạng đích. …
Hội tụ (Convergence): là trạng thái mà tất cả router trong mạng có bảng định tuyến ổn định. Thời gian từ lúc có sự thay đổi về đường đi trong mạng đến lúc các router trong mạng có bảng định tuyến ổn định gọi là thời gian hội tụ (Convergence Time).
.3 Các loại giao thức định tuyến động
a. Distance vector: phương pháp định tuyến này xác định hướng (vector) và khoảng cách
(distance) đến mạng đích. Giải thuật Distance vector định kỳ gửi toàn bộ hoặc một phần bảng định tuyến cho các router lân cận. thông qua việc nhận bảng định tuyến từ các router lân cận, một router có thể cập nhật bảng định tuyến của nó, thông qua đó cập nhật sự thay đổi của mạng. Giao thức định tuyến Distance vector sử dụng giải thuật Bellman- Ford để xác định đường đi tốt nhất.
Một số giao thức định tuyến sử dụng giải thuật Distance vector tiêu biểu: _ Routing Information Protocol (RIP).
Hình 1: Minh hoạ hoạt động của Distance vector X, Y, Z, W: là địa chỉ các mạng đích.
Hướng mũi tên ở cột thứ 2 trong bảng định tuyến chỉ hướng đến mạng đích.
Số ở cột thứ 3 là metric tương ứng, trong trường hợp này là hopcount.
b. Link-State: giải thuật Link-State còn được gọi là giải thuật Dijkstras hay giải thuật
đường ngắn nhất (Shortest Path First). Trong giải thuật này, các router trao đổi thông tin định tuyến cho nhau nhằm xây dụng một bảng cơ sở dữ liệu phức tạp về mô hình (topology) của mạng trên mỗi router. Thông qua đó, mỗi router có toàn bộ kiến thức về các router khác trong mạng, các kết nối giữa chúng cũng như các mạng kết nối với chúng. Dựa trên cơ sở dữ liệu này, mỗi router xây dựng lại mô hình mạng (topology) và xác định được đường đi tốt nhất đến mỗi mạng đích.
Các router sử dụng giải thuật Link-State chỉ cập nhật thông tin định tuyến cho các router khác khi có sự thay đổi trong mô hình mạng.
Hình 2: Minh hoạ hoạt động của giải thuật Link-State: các router trao đổi thông tin định tuyến để xây dựng cơ sở dữ liệu về mô hình mạng, cơ sở dữ liệu này được dùng để xây dựng mô hình mạng và thông qua đó xác định đường đi tốt nhất đến một mạng đích.
.4 Cấu hình định tuyến trên router Cisco
Trong phần này chúng ta chỉ làm quen với việc cấu hình định tuyến tĩnh và cấu hình 1 giao thức định tuyến động là RIP. Sinh viên lưu ý tham khảo cách cấu hình cơ bản cho các cổng của Router Cisco ở bài 1.
a. Cấu hình định tuyến tĩnh
Cú pháp của lệnh cấu hình định tuyến tĩnh trên router Cisco như sau:
Router(config)# ip route <địa chỉ mạng đích> <subnet mask của mạng đích> <địa chỉ router kế cận có hướng đến mạng đích | cổng ra có hướng đến mạng đích>
Quy trình cấu hình định tuyến tĩnh được thực hiện qua 3 bước như sau trên mỗi router:
Bước 1: Từ 1 router xác định tất cả mạng đích muốn đến, subnet mask của chúng và địa chỉ
của router kế cận hoặc cổng ra có hướng đến mạng đích. Một cách tổng quát, các mạng đích bao gồm tất cả các mạng trong mô hình không có kết nối trực tiếp đến router hiện tại.
Bước 2: Cấu hình định tuyến tĩnh cho mỗi mạng đích từ global configuration mode.
Bước 3: Kiểm tra cấu hình. Việc kiểm tra cấu hình được tiến hành từ privilege mode bằng
các lệnh show running-configuration và show ip route.
Sau khi đã thực hiện cấu hình cho tất cả router trong mạng, kiểm tra bằng lệnh ping hay traceroute từ router và lệnh ping và tracert từ máy tính.
Ví dụ: Ta có mô hình mạng như sau:
Ta sẽ thực hiện quy trình cấu hình định tuyến tĩnh cho router Sterling, đối với các router khác, quy trình thực hiện cũng tương tự.
Bước 1: xác định các mạng đích, subnet mask của chúng và địa chỉ của router kế cận hoặc
cổng ra có hướng đến mạng đích
Mạng đích Subnetmask Địa chỉ router kế cận Cổng ra
172.16.3.0 255.255.255.0 172.16.2.2 S0
172.16.4.0 255.255.255.0 172.16.2.2 S0
172.16.5.0 255.255.255.0 172.16.2.2 S0
Bước 2: Cấu hình định tuyến tĩnh : (dùng địa chỉ router kế cận)
Sterling(config)# ip route 172.16.3.0 255.255.255.0 172.16.2.2 Sterling(config)# ip route 172.16.4.0 255.255.255.0 172.16.2.2 Sterling(config)# ip route 172.16.4.0 255.255.255.0 172.16.2.2
Hoặc ta có thể cấu hình dùng cổng ra như sau: (ở đây chỉ ví dụ cấu hình cho mạng 172.16.3.0/24, cấu hình cho các mạng khác cũng thực hiện tương tự)
Sterling(config)# ip route 172.16.3.0 255.255.255.0 s0
Bước 3: Kiểm tra cấu hình:
Dùng lệnh show ip route để kiểm tra cấu hình Sterling#show ip route
Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR
P - periodic downloaded static route Gateway of last resort is not set
172.16.0.0/24 is subnetted, 5 subnets S 172.16.4.0 [1/0] via 172.16.2.2 S 172.16.5.0 [1/0] via 172.16.2.2
C 172.16.1.0 is directly connected, FastEthernet0 C 172.16.2.0 is directly connected, Serial 0 S 172.16.3.0 [1/0] via 172.16.2.2
Trong bảng định tuyến, các đường định tuyến tĩnh được ký hiệu bằng chữ S ở đầu đặc trưng cho Static route.
b. Cấu hình RIP
Cú pháp cấu hình RIP như sau:
_ Vào submode cấu hình routing cho RIP: Router(config)# router rip
Router(config-router)#
_ Khởi động RIP trên các mạng có kế nối trực tiếp đến router hiện tại : Router(config-router)# network <connected network>
Việc khởi động RIP trên các mạng kết nối trực tiếp với router hiện tại về bản chất là chỉ ra các cổng nào sẽ chạy RIP và mạng nào sẽ được quảng bá tới các router khác thông qua RIP.
Việc cấu hình RIP cho router Sterling được thực hiện như sau: Sterling(config)# router rip
Sterling(config-router)# network 172.16.1.0 Sterling(config-router)# network 172.16.2.0
Nếu ta dùng lệnh show ip route để kiểm tra sau khi đã cấu hình RIP trên tất cả router trong mạng thì ta phải thấy các mạng không nối trực tiếp với router và các mạng này sẽ được ký hiệu bằng chữ R ở đầu đặc trưng cho protocol RIP.
Phần 2: Câu hỏi chuẩn bị
Câu 1: Tại sao cần có quá trình định tuyến?
Câu 2: Theo bạn thì (những) thông số nào là quan trọng nhất khi tính metric (băng thông, hop count, delay…)? Tại sao?
Câu 3: Hãy so sánh giữa định tuyến tĩnh và định tuyến động. Câu 4: Hãy so sánh giữa giải thuật Distance vector và Link-state.
Câu 5: Hãy hoàn thành phần cấu hình của 2 router còn lại trong phần ví dụ cấu hình định tuyến tĩnh.
Phần 3: Thí nghiệm
SV thực hiện thí nghiệm và trả lời các câu hỏi trong phần thí nghiệm, sau khi hoàn thành xong phần thí nghiệm, sinh viên nộp lại câu trả lời cho giáo viên hướng dẫn thí nghiệm.
Ngày thí nghiệm:………. Nhóm: ……... 1/……….. 2/ ……….. 3/……….………. 4/ ……….. Mô hình thí nghiệm:
.1 Cấu hình tên và địa chỉ
Cấu hình tên và địa chỉ cho các router và máy tính như hình vẽ, đảm bảo các thiết bị kế cận nhau có thể ping thấy nhau
.2 Phân tích bảng định tuyến của router
Dùng lệnh show ip route trên Saigon và Hanoi:
……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
Hãy giải thích bảng routing trên Saigon và Hanoi: ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… Trong bảng routing của Saigon có chứa mạng 172.16.3.0/24 không? Tại sao?
……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… Dùng lệnh debug ip packet ở mode privilege trên router Saigon và Hanoi, từ PC1 ping đến PC2. Sau khi PC1 ping xong, dừng quá trình debug trên 2 router bằng lệnh undebug all. PC1 có ping thành công không?
………... Dựa vào output của các lệnh debug trên 2 router, mô tả quá trình xử lý định tuyến gói từ PC1 trên các router và PC. Giải thích kết quả ping từ PC1 đến PC2.
……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… Dùng lệnh debug ip packet ở mode privilege trên router Saigon và Hanoi, từ PC1 ping đến địa chỉ 172.16.2.2 (cổng S0/2/0 của Hanoi). Sau khi PC1 ping xong, dừng quá trình debug trên 2 router bằng lệnh undebug all.
PC1 có ping thành công không?
Dựa vào output của các lệnh debug trên 2 router, mô tả quá trình xử lý định tuyến gói từ PC1 trên các router và PC. Giải thích kết quả ping từ PC1 đến 172.16.2.2.
……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… .3 Cấu hình định tuyến tĩnh
Bước 1: Xác định các mạng đích, subnet mask của chúng và địa chỉ của router kế cận hoặc
cổng ra có hướng đến mạng đích cho router Saigon và Hanoi:
……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
Bước 2: Cấu hình định tuyến tĩnh trên Saigon và Hanoi:
……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
Bước 3: Kiểm tra bảng định tuyến bằng lệnh show ip route trên Saigon và Hanoi
……… ……… ……… ……… ……… ………
……… ……… Hãy giải thích bảng định tuyến của Saigon và Hanoi:
……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… Từ PC1 ping PC2. Kết quả ping có thành công không? Dùng lệnh tracert từ PC1 đến địa chỉ PC2, ghi lại đường đi của gói.
……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
Mô tả quá trình xử lý định tuyến gói từ PC1 trên các router và PC.
……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… .4 Cấu hình RIP
Xoá tất cả các cấu hình định tuyến tĩnh bằng lệnh
Router(config)# no ip route <network> <mask> <next-hop IP | gateway>
Sterling(config)# no ip route 172.16.3.0 255.255.255.0 172.16.2.2 Cấu hình RIP cho Saigon:
………
………
………
………
Cấu hình RIP cho Hanoi: ………
………
………
………
Kiểm tra bảng định tuyến bằng lệnh show ip route trên Saigon và Hanoi ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
Hãy giải thích bảng định tuyến của Saigon và Hanoi: ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
Từ PC1 ping PC2. Kết quả ping có thành công không? Dùng lệnh tracert từ PC1 đến địa chỉ PC2, ghi lại đường đi của gói. ……… ……… ……… ……… ……… ………
………
………
Mô tả quá trình xử lý định tuyến gói từ PC1 trên các router và PC. ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
Dùng lệnh debug ip rip trên Saigon, ghi nhận và giải thích quá trình trao đổi định tuyến giữa 2 router. Dùng lệnh undebug all để kết thúc quá trình debug ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
Câu hỏi nâng cao: Biết RIP đang chạy là RIP version 1, là một giao thức định tuyến classful. Hãy cho biết tại sao mạng trong bài thí nghiệm là mạng đã chia subnet mà RIP version 1 vẫn định tuyến tốt? Trong trường hợp nào thì RIP version 1 thể hiện tính chất classful của nó? ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
.5 Chia tải trên router
Cấu hình thêm cổng s0/2/1 để được mô hình như hình vẽ:
Xem lại bảng định tuyến trên router Saigon và Hanoi. Lúc này từ Saigon đến mạng 172.16.3.0/24 có mấy đường? Qua cổng nào?
……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
Per-destination load sharing: Trong chế độ này router sẽ thực hiện tra bảng routing table với mỗi gói nhận vào. Để router