Bảng của R2 Bảng của R3 Bảng của R4
Đích Node sau Hop Đích Node sau Hop Đích Node sau Hop
N1 R1 2 N1 R2 3 N1 R3 4 N2 Trực tiếp 1 N2 R2 2 N2 R3 3 N3 Trực tiếp 1 N3 Trực tiếp 1 N3 R3 2 N4 R3 2 N4 Trực tiếp 1 N4 Trực tiếp 1 N5 R3 3 N5 R4 2 N5 Trực tiếp 1 N6 R3 4 N6 R4 3 N6 R5 2
Giải thuật cập nhật RIP
Bảng định tuyến RIP được cập nhật khi router nhận được các thông báo RIP. Dưới đây chỉ ra giải thuật cập nhật định tuyến được RIP sử dụng.
Nhận một thông báo RIP trả lời
1. Cộng 1 vào số bước nhảy tiếp theo cho mỗi đích được quảng cáo 2. Lặp lại các bước tiếp theo cho mỗi đích được quảng cáo:
2.1 Nếu đích khơng có trong bảng định tuyến
- Thêm thơng tin được quảng cáo vào bảng định tuyến 2.2 Trái lại
2.2.1 Nếu bước nhảy tiếp theo giống nhau
- Thay thế mục trong bảng bằng mục được quảng cáo 2.2.2 Trái lại
2.2.2.1 Nếu số bước nhảy được quảng cáo nhỏ hơn số bước nhảy trong bảng
- Thay thế mục trong bảng bằng mục được quảng cáo 2.2.2.2 Trái lại
- Khơng làm gì cả 3. Kết thúc
Hạn chế của RIP
Giới hạn độ dài tuyến đường: Trong RIP, giá có giá trị lớn nhất được đặt là 16. Do đó, RIP khơng cho phép một tuyến đường có giá lớn hơn 15. Tức là, những mạng có kích thước lớn hơn 15 bước nhảy phải dùng thuật toán khác. Lưu lượng cần thiết cho việc trao đổi thông tin định tuyến lớn.
- Tốc độ hội tụ khá chậm.
- Khơng hỗ trợ mặt nạ mạng con có độ dài thay đổi (VLSM): Khi trao đổi thơng tin về các tuyến đường, RIP không kèm theo thơng tin gì về mặt nạ mạng con. Do đó, mạng sử dụng RIP khơng thể hỗ trợ mặt nạ mạng con có độ dài thay đổi.
Giao thức RIP phiên bản 2 (RIP-2)
Tổ chức IETF đưa ra hai phiên bản RIP-2 để khắc phục những hạn chế của RIP- 1. RIP-2 có những cải tiến sau so với RIP-1:
- Hỗ trợ CIDR và VLSM: RIP-2 hỗ trợ siêu mạng và mặt nạ mạng con có chiều dài thay đổi. Đây là một trong những lý do cơ bản để thiết kế chuẩn mới này. Cải tiến này làm cho RIP-2 phù hợp với các cách thức địa chỉ hoá phức tạp khơng có trong RIP-1.
- Hỗ trợ chuyển gói đa điểm: Đây là cải tiến để RIP có thể thực hiện kiểu chuyển gói đa điểm chứ khơng đơn thuần chỉ có kiểu quảng bá như trước. Điều này làm giảm tải cho các trạm không chờ đợi các bản tin RIP-2. Để tương thích với RIP-1, tuỳ chọn này sẽ được cấu hình cho từng giao diện mạng.
- Hỗ trợ nhận thực: RIP-2 hỗ trợ nhận thực cho tất cả các node phát thông tin định tuyến. Điều này hạn chế những thay đổi có ảnh hưởng xấu đối với bảng định tuyến.
- Hỗ trợ RIP-1: RIP-2 tương thích hồn tồn với RIP-1.
Những hạn chế của RIP-2
RIP-2 đã được phát triển để khắc phục những hạn chế trong RIP-1. Tuy nhiên những hạn chế của RIP-1 như giới hạn về số bước nhảy hay khả năng hội tụ chậm vẫn còn tồn tại trong RIP-2.
Giao thức ưu tiên đường đi ngắn nhất (OSPF – Open Shortest Path First) là một giao thức định tuyến cổng trong khác đang được sử dụng rất rộng rãi. Phạm vi hoạt động của nó cũng là một hệ thống tự trị (AS). Các router đặc biệt được gọi là router biên AS có trách nhiệm ngăn thơng tin về các AS khác vào trong hệ thống hiện tại. Để định tuyến hiệu quả, OSPF chia hệ thống tự trị thành nhiều vùng nhỏ.
Tới AS khác Router biên AS Hệ thống tự trị AS Khu vực 1 Khu vực 2 Router biên khu vực
Router đường trục Router đường trục Khu vực 0
(đường trục)
Hình 2.5: Các khu vực trong một hệ thống tự trị
Sau đây sẽ liệt kê các tính năng đã tạo nên thành cơng của giao thức này:
- Cân bằng tải giữa các tuyến cùng giá: Việc sử dụng cùng lúc nhiều tuyến cho phép tận dụng có hiệu quả tài nguyên mạng.
- Phân chia mạng một cách logic: điều này làm giảm bớt các thông tin phát ra trong những điều kiện bất lợi. Nó cũng giúp kết hợp các thơng báo về định tuyến, hạn chế việc phát đi những thông tin không cần thiết về mạng.
- Hỗ trợ nhận thực: OSPF hỗ trợ nhận thực cho tất cả các node phát thông tin quảng cáo định tuyến. Điều này hạn chế được nguy cơ thay đổi bảng định tuyến với mục đích xấu.
- Thời gian hội tụ nhanh hơn: OSPF cho phép truyền các thông tin về thay đổi tuyến một cách tức thì. Điều đó giúp rút ngắn thời gian hội tụ cần thiết để cập nhật thơng tin cấu hình mạng.
- Hỗ trợ CIDR và VLSM: Điều này cho phép nhà quản trị mạng có thể phân phối nguồn địa chỉ IP một cách có hiệu quả hơn.
OSPF là một giao thức dựa theo trạng thái liên kết. Giống như các giao thức trạng thái liên kết khác, mỗi bộ định tuyến OSPF đều thực hiện thuật tốn SPF để xử lý các thơng tin chứa trong cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết. Thuật toán tạo ra một cây đường đi ngắn nhất mô tả cụ thể các tuyến đường nên chọn dẫn tới mạng đích.
Bảng định tuyến
Mỗi router sử dụng cây đường đi ngắn nhất để xây dựng bảng định tuyến của mình. Bảng định tuyến chỉ ra giá để tới mỗi mạng trong khu vực. Để tìm giá tới mạng bên ngoài khu vực, các router sử dụng các quảng cáo liên kết tóm tắt tới mạng, liên kết tóm tắt tới router biên AS và liên kết ngoài.
N1
N3
N5 Router A
Router C Router D Router B
Router E 2 5 1 1 3 3 3 2 3 N1 N4
Hình 2.6: Ví dụ mơ hình cây đường đi ngắn nhất
Bảng 3 mơ tả bảng định tuyến của Router A ở hình trên.
Bảng 3: Bảng định tuyến trạng thái liên kết của Router A
Mạng Giá Router tiếp theo Thông tin khác
N1 5 N2 7 C N3 10 D N4 11 B N5 15 D c. Giao thức BGP
Giao thức cổng biên (BGP – Border Gateway Protocol) là một giao thức định tuyến miền ngoài, thực hiện định tuyến giữa các AS. Nó dựa trên phương pháp định tuyến có tên định tuyến vectơ đường đi.
Định tuyến vectơ đường đi khác với cả định tuyến vectơ khoảng cách và định tuyến trạng thái liên kết. Mỗi mục trong bảng định tuyến chứa địa chỉ mạng đích, router tiếp theo, và đường đi tới đích. Đường đi thường được định nghĩa là một danh sách có thứ tự các AS mà gói phải qua để tới đích. Bảng 4 chỉ ra một ví dụ về bảng định tuyến vectơ đường đi.
Bảng 4: Ví dụ về bảng định tuyến vectơ đường đi
Mạng Router tiếp theo Đường đi
N01 R01 AS 14, AS23, AS67
N02 R05 AS22, AS67, AS05, AS89
N03 R06 AS67, AS89, AS09, AS34
N04 R12 AS62, AS02, AS09
2.2.3 Router - Thiết bị đấu nối mạng
Chức năng của router là chuyển tiếp datagram dựa trên địa chỉ IP. Mỗi loại router sử dụng một giao thức và thuật toán định tuyến khác nhau để xây dựng bảng định tuyến.
Phân loại router
Router lõi (Core Router) – Router lõi lưu trữ thông tin đầy đủ về những router lõi khác. Về cơ bản, bảng định tuyến của nó là sơ đồ vị trí các hệ thống tự trị kết nối vào mạng lõi. Những router lõi không xử lý những thông tin chi tiết của các router bên trong hệ thống tự trị. Nó có thể sử dụng các giao thức định tuyến như Gateway-to- Gateway Protocol (GGP) hay gần đây nhất là giao thức định tuyến SPREAD.
Router ngoại (Exterior Router) – Router ngoại không phải là những router lõi thực hiện sự trao đổi thơng tin định tuyến của nó và những mạng tự trị. Nó duy trì những thơng tin định tuyến của nó và những mạng tự trị lân cận nhưng khơng có một sơ đồ về một mạng liên kết hoàn chỉnh. Những router ngoại thường sử dụng giao thức định tuyến EGP (Exterior Gateway Protocol). Hiện nay, giao thức EGP nguyên bản đã lỗi thời, nhưng những giao thức định tuyến mới được sử dụng trong các router ngoại vẫn thường dựa trên EGP. Một phiên bản giao thức EGP đang sử dụng hiện là BGP (Border Gateway Protocol). Một router ngoại cũng phải tham gia vào hệ thống tự trị của nó như một router nội thơng thường.
Router nội (Interior Router) - Những router nằm bên trong hệ thống tự trị cùng chia sẻ thông tin định tuyến được gọi là những router nội. Những router này sử dụng một lớp các giao thức định tuyến gọi là IGP (Interior Gateway Protocol). Điển hình cho lớp giao thức này là giao thức RIP và giao thức OSPF. Những người quản trị mạng
tự trị sẽ thiết kế cấu hình các router trong mạng và lựa chọn giao thức định tuyến thích hợp.
Một điều quan trọng cần chú ý là các router bên trong một trong các mạng tự trị cũng có thể có một cấu hình phân cấp. Một hệ thống tự trị lớn có thể bao gồm nhiều nhóm router nội và các router ngoại chuyển thơng tin định tuyến giữa các nhóm nội này. Các nhà quản lý của hệ thống tự trị này có tồn quyền thiết kế một cấu hình router làm việc trên mạng này và tuỳ ý chọn các giao thức định tuyến.
Các thành phần của Router
Phần này trình bày về các thành phần đóng vai trị chính trong tiến trình cấu hình router. Biết được thành phần nào liên quan đến tiến trình cấu hình cho phép bạn hiểu tốt hơn về cách router lưu trữ và sử dụng các lệnh cấu hình của bạn. Biết các bước xảy ra trong quá trình khởi tạo router giúp bạn xác định vị trí xuất hiện sự cố khi bạn khởi động router.
Như thấy ở hình 2.7, bạn có thể cấu hình một router từ nhiều nguồn bên ngồi, bao gồm:
- Từ đầu cuối điều khiển (một đầu cuối kết nối trực tiếp với router thông qua cổng console).
- Thông qua modem sử dụng cổng AUX.
- Từ các đầu cuối ảo, sau khi router đã được cài đặt trên mạng. - Từ một máy chủ TFTP trên mạng.
Hình 2.7: Nguồn cấu hình RouterCác chế độ lệnh Các chế độ lệnh
Cấu hình của router được thiết lập thơng qua các lệnh, và ở các chế độ khác nhau các lệnh sẵn có sẽ khác nhau. Do đó, để dễ dàng cho việc cấu hình router cần biết và phân biệt các chế độ lệnh của router cũng như tác dụng của từng chế độ lệnh.
Router làm việc ở các chế độ lệnh sau:
Chế độ thực thi người sử dụng: Đây là chế độ tham khảo. Người sử dụng chế
độ này chỉ có quyền tham khảo cấu hình của router. Mặc định sau khi bật Router sẽ ở chế độ này. Nếu khơng đặt mật khẩu Console thì mọi người dùng đều có thể vào chế độ này.
Chế độ thực thi đặc quyền: Chế độ này cho phép cấu hình các tham số hoạt
động của router. Để vào được chế độ này, người sử dụng phải nhập mật khẩu.
Chế độ cấu hình đường dây: Chế độ này cho phép thiết lập cấu hình tham số
cho các đường kết cuối.
Chế độ cấu hình tồn cục: Chế độ này cho phép cấu hình các tham số áp dụng
cho toàn bộ hệ thống của router, chẳng hạn như mật khẩu, tên Router .v.v.
Chế độ cấu hình giao diện: Chế độ này cho phép cấu hình tham số cho các giao
diện LAN và WAN của router (Ethernet, Serial, ISDN .v.v.).
Chế độ cấu hình router: Chế độ này cho phép cấu hình giao thức định tuyến IP
như RIP, OSPF, IGRP, BGP .v.v.
2.3 Các công nghệ lớp 2 và giao thức MPLS
Chúng ta vừa tìm hiểu bộ giao thức TCP/IP, các giao thức định tuyến. Trong phần này, sẽ giới thiệu về các công nghệ lớp 2 - Lớp liên kết dữ liệu (Datalink – Mơ hình OSI, giao diện mạng – Mơ hình TCP).
Chức năng chính của lớp 2 là đảm bảo truyền dữ liệu qua lớp vật lý một cách chính xác và khơng lỗi. Các công nghệ lớp 2 hiện nay là Ethernet, Token Ring, FDDI (cho mạng LAN) và X.25, FrameRelay, ATM, MPLS (cho mạng WAN). Sau đây chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu các cơng nghệ này, trong đó tập trung vào công nghệ MPLS là công nghệ truyền tải cho mạng NGN.
2.3.1 Các công nghệ lớp 2a. Ethernet a. Ethernet
Ethernet là giải pháp kết nối các đầu cuối được phát triển bởi Xerox và DEC, các chuẩn Ethernet hiện nay là: IEEE 802.2, IEEE 802.3 CSMA/CD. Ethernet hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu khơng hồn tồn tương thích với các u cầu trong mạng LAN. Vì thế, các giao thức mạng LAN chia lớp liên kết dữ liệu thành 2 lớp con chứa giao thức điều khiển liên kết logic (LLC) và điều khiển truy nhập phương tiện (MAC).
Trên các mạng Ethernet, tất cả các đầu cuối chia sẻ một đường truyền thông chung. Ethernet sử dụng một phương thức truy cập gọi là “Đa truy nhập cảm nhận sóng mang” với “Dị tìm đụng độ” – CSMA/CD để quyểt định khi nào một đầu cuối có thể truyền dữ liệu trên một đường truy cập. Sử dụng CSMA/CD, tất cả đầu cuối quan sát môi trường truyền thông và chờ đến khi tuyến truyền thơng sẵn sàng thì mới truyền. Nếu hai đầu cuối cố gắng truyền cùng một lúc thì sẽ xảy ra đụng độ. Các đầu cuối sẽ dừng lại, chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên, và thử truyền lại.
b. Token Ring
Kỹ thuật Token Ring sử dụng một khái niêm hoàn tồn khác với Ethernet trong quy trình truy nhập mơi trường. Phương thức truy cập này được gọi là chuyển Token.
Với phương thức truy cập chuyển token, các đầu cuối trên LAN được kết nối với nhau sao cho dữ liệu được truyền vòng quanh mạng trong một vòng Ring. Một số cơ chế ưu tiên được áp dụng để xác định nút nào sẽ được nhận token, trong quá trình truyền nếu xuất hiện lỗi thì nút đích sẽ khơng sao chép khung dữ liệu vào bộ nhớ và yêu cầu truyền lại. Các bộ định thời sẽ ngăn chặn khả năng một nút nào đó liên tục chiếm giữ token, nó sẽ truyền liên tục và khơng giải phóng token. Điều khiển token ring thuờng thơng qua một trạm giám sát, và có thể đặt tại một nút bất kỳ trong mạch vịng, cơ chế này hồn tồn tự động và thoả hiệp giữa các nút trong mạch vịng.
c. FDDI
FDDI tương tự như token ring vì nó cũng sử dụng một token để xác định mạng rỗi và chống tranh chấp. FDDI khác với Token Ring ở cách xử lý token, FDDI sử dụng một token định thời cho phép nút chiếm token truyền trong một khoảng thời gian định trước và sau đó phải trao quyền điều khiển cho nút khác. FDDI sử dụng cấu hình mạng vòng kép cho phép dữ liệu truyền theo hai hướng, nếu một liên kết vòng bị gẫy, dữ liệu sẽ chuyển theo đường ngược lại hình thành nên một mạch vịng đơn.
Trong FDDI token được giải phóng ngay sau khi truyền dữ liệu, nút phát không phải đợi khung dữ liệu đi hết một vòng và quay về, điều này có nghĩa là nhiều nút có thể truyền đồng thời trên mạng nếu như chúng nhận được token. FDDI sử dụng chức năng quản lý mạch vòng phân tán, mỗi nút chịu trách nhiệm liên lạc với nút kế bên, các thông tin trạng thái được trao đổi liên tục với nút kế bên, cho phép một nút bất kỳ khởi tạo lại vòng, cách ly lỗi và phục hồi các lỗi trong mạch vịng.
d. Cơng nghệ X.25
X.25 ra đời vào những năm 1970. Mục đích ban đầu là kết nối các máy chủ lớn với các thiết bị ở xa. Ưu điểm của X.25 so với các giải pháp mạng WAN khác là nó có cơ chế kiểm tra lỗi tích hợp sẵn. Chọn X.25 nếu phải sử dụng đường dây tương tự hay chất lượng đường dây không cao.
X.25 là chuẩn của ITU-T cho truyền thông qua mạng WAN sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói qua mạng điện thoại. Thuật ngữ X.25 cũng còn được sử dụng cho những giao thức thuộc lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu để tạo ra mạng X.25. Theo