RFC 1771 [10], tài liệu chuẩn mô tả về giao thức BGP của tổ chức IETF ban hành, định nghĩa các thuật ngữ về hệ tự trị nhƣ sau.
Hệ tự trị AS: Là một hệ thống các bộ định tuyến và mạng có chung một sự quản trị, sử dụng một chiến lƣợc định tuyến gồm hai dạng: Một là, giao thức nội vùng IGP (intra-domain routing procotol) với đơn vị đo lƣờng khoảng cách chung (băng thông, độ trễ,…) để thực hiện việc chuyển các gói dữ liệu bên trong một hệ AS. Hai là, giao thức định tuyến liên vùng EGP (inter-domain routing procotol) để chuyển các gói dữ liệu đến các hệ AS khác trên hệ thống mạng internet.
Số định danh AS (AS ID): Mỗi AS trên hệ thống mạng internet có một số định danh duy nhất. đƣợc gọi là ASN (AS number). Mỗi ASN là một số nhị phân độ dài 16 bits. Do vậy trên mạng internet có khoảng 216 = 65.536 các AS khác nhau, hiện tại có khoảng 11.000 số AS đã đƣợc sử dụng.VD: Số AS của Genuity = 1, Số AS của AT&T là: 7018, 6341, 5074…
Các dạng AS: Trong thực tế có ba dạng AS khác nhau trên mạng internet: - Dạng 1: Transit, là dạng hệ tự trị có hai cổng getway vào/ra, đó là các router dạng Border Router, thực hiện nhƣ là một trung gian cho các gói dữ liệu đi qua từ một AS nguồn chuyển đến AS đích khác. ISP lớn ISP lớn Kết nối dial up ISP Stub ISP nhỏ St u b St u b St u b
- Dạng 2: Stub, là dạng hệ tự trị đầu cuối chỉ có một cổng thực hiện nhiệm vụ vào/ra các gói dữ liệu. Hệ tự trị AS dạng này chỉ thực hiện việc nhận và gửi dữ liệu của chính nó đến các đích khác mà không cho chuyển tiếp.
- Dạng 3: No transit, tƣơng tự nhƣ Transit nhƣng không cho thực hiện là một trung gian chuyển tiếp dữ liệu cho các cặp nguồn/đích thuộc các AS khác.
c. Định tuyến trên mạng internet:
Việc định tuyến trên mạng internet thực chất là thực hiện định tuyến cộng gộp, bao gồm: định tuyến nội vùng (intradomain routing procotol) và định tuyến liên vùng (interdomain routing procotol). Các giao thức định tuyến nội vùng xuất hiện trƣớc và thực hiện định tuyến tƣơng đối tốt, ví dụ nhƣ các giao thức RIP, OSPF, IGPR….Các giao thức định tuyến liên vùng xuất hiện. Có hai giao thức xuất hiện là: EGP và BGP. Giao thức BGP đang đƣợc sử dụng rộng rãi để thực hiện định tuyến trên mạng internet, do có nhiều ƣu điểm hơn. Phiên bản của BGP đang sử dụng hiện tại đang sử dụng là BGP v4. hình sau mô tả hoạt động định tuyến của nội vùng và liên vùng. RIP OSPF BGP BGP BGP BGP RIP OSPF BGP BGP BGP BGP
Hình 2.21: Định tuyến nội vùng và liên hệ tự trị AS [10]
Các router trong AS khi thực hiện định tuyến trên internet:
Chức năng chính các loại router trên các hệ AS là trao đổi dữ liệu định tuyến với nhau để cùng xây dựng bảng định tuyến dữ liệu. Có ba loại router khác nhau [10] :
- Router nội vùng (Intra Area router): Là router hoạt động trong một vùng của hệ tự trị AS, thực hiện trao đổi thông tin định tuyến với các router khác cũng trong
chính vùng đó. Giao thức định tuyến đƣợc cài đặt trên router đó chỉ có duy nhất dạng nội vùng IGP.
- router biên vùng (Border Area Router): Là các router nằm ở cạnh của vùng trong hệ tự trị AS, thực hiện chức năng trao đổi thông tin định tuyến nằm trong vùng với các router cạnh vùng thuộc vùng khác. Giao thức định tuyến đƣợc cài đặt trên router đó chỉ có duy nhất dạng nội vùng IGP.
- Router biên (Border Router): Thực hiện chức năng định tuyến liên hệ tự trị AS, nó trao đổi thông tin định tuyến với các router trong và ngoài hệ tự trị AS. Do vậy, thông thƣờng trên router này đƣợc cài đặt cả hai dạng giao thức định tuyến trên mạng internet đó là IGP, đối với định tuyến trong hệ tự trị AS, và EGP đối với định tuyến liên hệ tự trị AS. Sơ đồ sau mô tả các loại router.
Theo Xuan Zheng [11], hệ thống định tuyến liên vùng đuợc thực hiện dựa trên các router bình đẳng, các router này có thể nằm trên cùng một hệ tự trị hoặc trên các hệ tự trị khác nhau. Mô tả theo hình 2.20 sau đây.
Hình 2.22: các router bình đẳng trong định tuyến path-vector [11]
2.4.2. Giới thiệu phƣơng thức định tuyến Path-Vector:
Định tuyến vector khoảng cách: Chỉ định tuyến với mạng nhỏ, định tuyến nhanh nhờ duy trì bảng định tuyến. Chỉ định tuyến trong 15 bƣớc truyền, và hay xảy ra tình trạng định tuyến lặp vòng.
Định tuyến trạng thái liên kết: Khắc phục các đặc điểm hạn chế của distance- vector. Tuy nhiên, trên mạng internet đơn vị đo lƣờng khoảng cách giữa các nút
mạng là không đồng nhất. Mỗi AS sử dụng đơn vị đo khoảng cách là khác nhau, do vậy không thể áp dụng thuật toán SPF tính khoảng cách các nút mạng. Cho nên, chắc chắn không sử dụng đƣợc giao thức định tuyến theo link-state. Phải duy trì một cơ sở dữ liệu định tuyến về toàn bộ các liên kết trong mạng. Với các mạng lớn nhƣ internet thì cơ sở dữ liệu này vô cùng lớn. Do vậy một bộ định tuyến thƣờng không xử lý đƣợc. Áp dụng giải thuật SPF để tính toán đƣờng đi ngắn nhất đến đích dựa trên cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết của mạng. Với một cơ sở dữ liệu lớn thì định tuyến thực hiện rất chậm.
Định tuyến vector đường đi: Là giao thức định tuyến trên mạng internet, hoạt động tƣơng tự nhƣ giao thức định tuyến vector-khoảng cách. Các nét chính của hƣớng định tuyến này là:
- Thiết lập các router speaker (hay còn gọi là nút speaker): Là một router nằm trong hệ tự trị AS hoạt động định tuyến Path-Vector. Nó đƣợc coi nhƣ một nút mạng, các nút này để trao đổi thông tin định tuyến cho nhau. Mỗi một AS cần có ít nhất 1 nút nhƣ vậy.
- Trao đổi thông tin định tuyến giữa các router speaker: Mỗi nút speaker xây dựng bảng định tuyến đến các nút khác trong nội vùng AS của nó. Sau đó các nút speaker ở các vùng AS liền kề nhau, có đƣờng liên kết nối trực tiếp với nhau, tạo thành các cặp bình đẳng gọi là peer. Các cặp peer lần lƣợt trao đổi bảng định tuyến cho nhau theo trình tự nhƣ sau:
Khởi tạo (Initialization): Các Spearke Nút thuộc các hệ tự trị AS lân cận bắt tay kết nối với nhau để hình thành lên cặp peer.
Chia sẻ (Sharing): Cặp Speaker Nút thuộc peer trao đổi cho nhau toàn bộ thông tin định tuyến trong lần đầu kết nối. Các Speaker Nút sau khi nhận đƣợc bảng định tuyến thì cập nhật vào bảng định tuyến của nó. Thông tin về các tuyến trong bảng định tuyến bao gồm: thông tin về các đích đến trong từng cặp nguồn/đích, các thuộc tính xác định đƣờng đi đến đích đó. Tuy nhiên, thông tin về tuyến không chứa đơn vị đo tính khoảng cách đến đích.
Cập nhật (Update): Các Nút Speaker chỉ trao đổi cho nhau thông tin về các tuyến bị thay đổi để làm giảm lƣu lƣợng vận chuyển của mạng.
Hình 2.23: Các tuyến đường đi đầy đủ trong giao thức path-vector [10]
- Việc lựa chọn chiến lƣợc định tuyến đƣợc ƣu tiên hơn việc chọn tìm đƣờng đi ngắn nhất từ nguồn đến đích. Cho nên có một số trƣờng hợp đƣờng đi đến đích chƣa hẳn đã là ngắn nhất trên thực tế.
- Hoạt động của định tuyến Path-vector bao gồm thực hiện hai giao thức định tuyến song song là IGP và EGP, trong đó: giao thức IGP thực hiện định tuyến giữa các nút speaker cùng trong một hệ tự trị AS, EGP thực hiện định tuyến giữa các nút speaker khác hệ tự trị AS. Các nút speker dù hoạt động trong giao thức định tuyến nào đều là bình đẳng và kết nối trực tiếp với nhau theo từng cặp.
Ví dụ minh hoạ:
Bước khởi tạo: các nút speaker trong các AS thu nhận và xây dựng các tuyến trong hệ tự trị AS của mình.
Trong hình 2.22. nút speaker A1 thu nhận thông tin về các router khác trong hệ tự trị của nó tạo ra bảng thông tin định tuyến (A1 Table) gồm hai trƣờng {đích đến - dest, đường đi - path}. Các nút speaker khác cũng thực hiện nhƣ vậy.
Các bước chia sẻ, cập nhật: các nút speaker ở các hệ tự trị liên kề nhautrao đổi và xây dựng bảng định tuyến. Kết quả, trạng thái các bảng định tuyến sau khi xây dựng là:
Bảng 2.5: Kết quả các bảng định tuyến
2.4.3. Giao thức định tuyến BGP: