CHƯƠNG 5 : ĐỊNH TUYẾN
5.2. CÂC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN
5.2.1. Giao thức thông tin định tuyến RIP
RIP (Routing Information Protocol) lă giao thức định tuyến nội đơn giản vă được dùng phổ biến theo kiểu vector khoảng câch, dùng số hop để xâc định con đường tốt nhất giữa hai vùng, sổ hop lă số router mă gói tin phải đi qua để đến được đích, số hop tối đa
chọn đưỊTig đi tốt nhất trín mạng lă khơng tối ưu (ví dụ, một con đường 3 hop qua 3 mạng Ethernet vẫn tốt hoTi con đưÒTig 2 hop nhưng phải qua 2 kết nốL không dđy hay vệ tinh). Trong một mạng RIP, mỗi router sẽ broadcast toăn bộ bảng định tuyến của nó đến câc router lâng giềng cứ mỗi 30 giđy. Mỗi thông tin cập nhật định tuyến thường gồm hai phần: địa chỉ mạng vă khoảng câch để đến được mạng năy. Khi một router nhận được thông tin định tuyến từ câc lâng giềng, nó sẽ dùng câc thơng tin năy để cập nhật bảng định tuyển của nó vă gửi tiếp bản định tuyến đê cập nhật năy đến câc router lâng giềng của nó. Thủ tục năy sẽ được lặp lại bởi mỗi router vă mạng sẽ tiến đến txạng thâi hội tụ khi tất cả router đều thấy toăn bộ topo mạng.
RIP sử dụng cơ chế định thời (timer) để loại bỏ câc thông tin cũ trong bảng định tuyến. Khi router thím một thơng tin định tuyến mới văo bảng định tuyến của mình, nó sẽ bật timer cho thơng tin năy. Khi nó nhận được thơng tin định tuyến mới cập nhật thông tin định tuyến năy, timer sẽ được tính lại. Nếu sau một khoảng thời gian (180s) mă thông tin năy khơng được cập nhật thì nó bị loại bỏ.
5.2.2. Giao thức định tuyến cổng nội IGRP
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) cũng lă giao thức định tuyến vector khoảng câch. IGRP sử dụng metric tổng họp lă băng thông vă độ trễ để xâc định con đưÒTig tốt nhất giữa hai vùng. Người quản trị có thể sử dụng câc thông số khâc như MTU (Maximum Transmission Unit), độ tin cậy hoặc tải của liín kết. Tương tự như RIP, IGRP cũng gửi toăn bộ bảng định tuyến vă cập nhật chúng trong nhũng khoảng thời gian đều đặn nhưng không phải lă 30 giđy mă lă 90 giđy. Ngoăi ra, IGRP còn hỗ trợ cập nhật nhanh (flash update) để lăm tăng thời gian hội tụ của mạng.
5.2.3. Giao thức định tuyến nội cao cấp EIGRP
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) lă một giao thức định tuyến nội dạng vector khoảng câch nhưng có cải tiến. Tương tự như IGRP, EIGRP cũng sử dụng metric lă băng thông, độ trễ, MTU, độ tin cậy vă tải cùa liín kết. Trong mạng EIGRP, mỗi router chỉ gửi thơng tin phải cập nhật thím về bảng định tuyến của nó cho router lâng giềng mỗi khi có thay đổi xảy ra. Chính vì vậy mă EIGRP hội tụ nhanh vă tiíu tốn ít băng thông. Khi router nhận được thơng tin cập nhật bảng định tuyến, nó sẽ dùng thơng tin năy với thuật giải DUAL để tìm ra tuyến tốt nhất vă tốt thứ hai, cập nhật bảng định tuyến của chính nó vă tiếp tục gửi thông tin năy cho câc router kế cận. Cứ như vậy cho đến khi mạng đạt trạng thâi hội tụ.
EIGRP hỗ trợ định tuyến IP, IPX vă Appletalk. Cùng với IS-IS, EIGRP lă một trong những giao thức định tuyến đa giao thức. Nó dùng thuật toân DUAL (Diffusing Update Algorithm), luôn luôn chuẩn bị sẵn một tuyến dự phòng trong trường họp tuyến chính bị down. DUAL cũng giới hạn bao nhiíu router sẽ bị ảnh hưởng khi mă một thay đổi trín mạng xảy ra.
EIGRP khơng có giới hạn cho số hop tối đa. Trong một mạng EIGRP, mỗi router sẽ multicast câc gói tin hello để phât hiện ra câc lâng giềng kế cận. Cơ sở dữ liệu về sự kế cận năy sẽ được chia sẻ với câc router khâc để xđy dựng nín một cơ sở dữ liệu topo mạng. Dựa văo đđy, router sẽ tìm ra tuyến tốt nhất vă tuyến tốt thứ hai.
EIGRP lă dạng khơng phđn lóp (classless), tức lă nó khơng kỉm mặt nạ mạng con trong câc bảng cập nhật định tuyến. Metric cùa EIGRP có thể được tính tơn phức tạp theo
nhiều yếu tổ nhưng theo mặc định, nó chỉ dùng băng thơng vă độ trễ để xâc định con đường tốt nhất.
5.2.4. G iao thứ c đường đi n gắn n h ấ t đ ầu tiín m ở O SPF
OSPF (Open Shortest Path First) lă giao thức định tuyến trạng thâi liín kết hoạt động trong một hệ tự trị để tìm ra đưịrng đi ngắn nhất đầu tiín (Shortest Path First). OSPF đâp ứng được nhu cầu cho câc mạng lớn, có thời gian hội tụ ngắn, hỗ trợ mặt nạ mạng con có chiều dăi thay đổi (VLSM), kích thước mạng thích họp cho tất cả câc mạng từ vừa đến lớn, sử dụng băng thông hiệu quả, chi multicast sự cập nhật mỗi khi mạng thay đổi, chọn đường dựa trín chi phí thấp nhất. Trong khi RIP sử dụng topo mạng phẳng nín chi một thay đổi của một router sẽ ảnh hường đến toăn bộ câc thiết bị trong mạng, OSPF dùng một khâi niệm vùng (area) để phđn đoạn một mạng thănh câc nhóm router nhỏ hcm. Bằng câch thu hẹp mức truyền thông trong một vùng, OSPF có thể hạn chế việc truyền thông trong miền vă ngăn câc thay đổi trong một vùng có thể lăm ảnh hưởng đến hiệu suất của câc vùng khâc.
Router chi định DR (Designated router): Trong mỗi mạng DP đa truy cập, một router
sẽ được chọn lă DR. DR có hai chức năng chính, một lă trở thănh kế cận đối với tất cả câc router khâc trong mạng, hai lă phải đóng vai trị như lă một người phât ngơn cho mạng đó bằng câch gửi câc bản tin quảng câo ữạng thâi liín kết mạng (network LSA) cho tất cả câc mạng khâc đến tất câ câc router. Nó chính lă điểm tập trung để thu thập thông tin định tuyến.
Router chi định d ự phòng DBR (Designated backup router): DR có thể trở thănh
điểm đơn gđy lỗi, do đó một router khâc sẽ được chọn lăm router dự phòng khi lỗi xảy ra. Do đó, DBR cũng phải kế cận hoăn toăn với câc router khâc vă thực hiện chức năng như lă điểm tập trung thứ hai cho câc LSA. Tuy nhiín, DBR khơng quản lí việc cập nhật tuyển hoặc gửi câc bản tin LSA, mă chì lăm nhiệm vụ định thời theo dõi hoạt động của DR để chắc rằng DR đang hoạt động. Nếu phât hiện DR không hoạt động, DBR sẽ đảm nhận vai trò của DR vă một DBR mới sẽ được chọn.
C âc trạ n g th âi O SPF:
• Trạng thâi Down, ở trạng thâi năy, OSPF không trao đổi thông tin với bất kì ai mă
đợi để ch u yển san g trạng thâi kế tiếp lă trạng thâi khởi tạo (Init State).
• Trạng thâi Intí: OSPF gửi câc gói tin hello (loại 1) cứ mỗi 10 giđy để thiết lập mối
quan hệ với câc router hăng xóm. Khi một giao tiếp nhận được gói tin hello đầu tiín, nó sẽ chuyển sang trạng thâi Init vă đợi để thiết lập mối quan hệ với router lâng giềng ở trạng thâi kế tiếp.
• Trạng thâi Two-way: Bằng câch dùng câc gói hello, câc router OSPF cố gắng thiết
lập ữạng thâi two-way hay cịn gọi lă truyền thơng hai chiều với tất cả câc router lâng giềng trong cùng mạng IP. Trong tiíu đề gói hello cịn chứa danh sâch câc lâng giềng OSPF mă phía gửi đê biết. Router chuyển sang ứạng thâi năy khi nó thấy chính nó trong danh sâch năy của gói hello. Đđy lă quan hệ cơ bản nhất mă câc router OSPF phải đạt được, tuy nhiín lúc năy chúng vẫn chưa thể chia sẻ thông tin định tuyến giữa câc router. Để biết trạng thâi liín kết của câc router khâc vă xđy dựng nín một bảng định tuyến, router phải đạt đến trạng thâi kế cận hoăn toăn. Muốn vậy, bước tiếp theo router phải chuyển qua trạng thâi ExStart.
• Trạng thâi ExStart: được thiết lập bằng câch dùng câc gói tin loại 2 (BDB). Hai router
hăng xóm sẽ dùng câc gói tin hello để thương lượng ai sẽ lă chủ (master) vă tớ (slaver) vă dùng gói BDB để trao đổi cơ sở dữ liệu. Router có giâ trị Router ID cao nhất sẽ ừờ thănh master. Khi câc hăng xóm đê thiết lập vai trò của chúng lă master hay slave, chúng sẽ chuyển sang trạng thâi Exchange vă bắt đầu gửi thơng tin định tuyến.
• Trạng thâi Exchange: router dùng câc gói tin loại 2 lă BDB để gửi thông tin ttạng
thâi liín kết giữa chúng. Router sẽ so sânh thông tin định tuyển mă chúng học được với bảng định tuyến đang có. Nếu một router năo đó nhận được thơng tin về một liín kết mă nó chưa có trong cơ sở dữ liệu thì nó sẽ u cầu cập nhật toăn bộ từ hăng xóm của nó. Toăn bộ thơng tin định tuyến sẽ được trao đổi trong trạng thâi Loading.
• Trạng thâi Loading'. Sau khi cơ sở dữ liệu đê được giód thiệu tới mỗi router, chúng sẽ
u cầu thơng tin đầy đủ hơn bằng câch dùng câc gói tin loại 3 lă LSR. Khi một router nhận gói tin LSR, nó sẽ đâp ứng lại bằng câch gửi bản tin cập nhật trạng thâi loại 4 lă LSU. Những gói tin LSU năy sẽ chứa câc thơng tin quảng câo trạng thâi liín kết LSA, đđy chính lă cốt lõi của giao thức định tuyển trạng thâi liín kết. Câc gói tin LSU loại 4 sẽ được xâc nhận bằng câc gói tin loại 5 lă LSAck.
• Trạng thâi k ế cận hoăn toăn (Full adjacency): sau khi trạng thâi loading hoăn tất,
câc router bđy giờ được gọi lă kế cận hoăn toăn. Mỗi router sẽ có một danh sâch bao
g ồ m câc router kế cận hoăn toăn năy, được g ọ i lă c ơ sở dữ liệu kế cận, phđn biệt với
cơ sở dữ liệu trạng thâi liín kết vă cơ sờ dữ liệu chuyển tiếp.
Giao thức Hello
Khi một router bắt đầu một tiến trình định tuyến OSPF ưín một giao tiếp, nó sẽ gửi câc gói tin hello vă gửi đều đặn sau những khoảng thời gian nhất định, vă khoảng thời gian năy phải giống nhau cho câc router. Giao thức năy được gọi lă giao thức Hello. Tại lớp ba trong mơ hình OSI, câc gói tin hello có dịa chi multicast lă 224,0.0.5. Địa chi năy sẽ tâc động đển tất cả câc router OSPF. Câc router OSPF dùng gói tin hello để bắt đầu với câc router kế cận mới vă theo dõi trạng thâi của câc router kế cận cũ. Theo mặc định, câc gói tin hello sẽ được gửi cứ mỗi 10 giđy ưong mạng đa truy cập vă điểm-điểm vă 30 giđy ttong câc mạng đa truy cập không quảng bâ NBMA (Non Broadcast MultiAccess) như Frame Relay.
Mặc dù câc gói tin hello nhỏ (thưỊTig ít hon 50 byte) nhưng nó chứa nhiều thơng tin quan trọng. Cũng như câc loại gói OSPF khâc, gói tin hello có chứa tiíu đề của một gói tin OSPF như sau:
H ình 5.1: Tiíu đề gói tin Hello.
Chưcmg 5: Định tuyến 117
Phiín bản I Loại I Chiều dăi gỏi tin
Nhận diện router (Router ID)
Nhận diện vùng (Area ID)
Kiểm tra tổng Loại xâc thực
• Phiín b ản , loại vă chiều d ăi gói tin - Cho noi nhận biết phiín bản của giao tliức OSPF đang sử dụng, loại gói tin OSPF vă chiều dăi của gói tin năy.
• R o u ter ID - Chức năng của câc gói hello lă để thiết lập vă duy trì trạng thâi kế cận của câc router. Giao thức OSPF dùng trường RouterlD 32 bit dùng để nhận dạng router. Giâ trị RouterlD được chọn sẽ lă giâ trị loopback IP cao nhất. Trong trường hợp khơng có IP loopback thì giâ trị địa chỉ cao nhất của một giao tiếp được chọn lăm RouterlD bất chấp giao tiếp đó có tham gia văo tiến ttình OSPF hay khơng. Nếu một giao tiếp tương ứng với địa chỉ IP của nó bị down, thì router khơng thể dùng địa chi năy lăm Router ID được nữa vă sẽ phải giới thiệu lại RouterlD của nó cho hăng xóm trín tất cả câc liín kết vă lăm cho mạng bị quâ tải bởi câc thông tin trao đổi năy. Do đó, người quản trị mạng thường gân địa chỉ IP cho vòng hồi tiếp. Vòng hồi tiếp năy ln up nín nó rất ổn định vă ưu tiín được chọn lăm RouterlD.
• A rea ID - Chúng ta có thể định nghĩa nhiều vùng trong một mạng OSPF để giảm vă íóm lược câc thông tin định tuyến, giúp cho mạng dễ dăng phât triển. Khi cấu hình cho một mạng OSPF chỉ có một vùng, ta phải cấu hình lă vùng 0 vì nó cũng chính lă mạng trục.
• Checksum: có 2 byte để kiểm tra lỗi. Câc thơng điệp sai sẽ bị huỷ.
• Loại xâc thực vă dữ liệu xâc thực
Sau trường tiíu đề của OSPF chung cho câc thơng điệp trín, mỗi loại gói OSPF sẽ có 1 định dạng riíng. OSPF có 5 loại gói như sau:
Bảng 5.2: Năm loại gói cùa OSPF.
Loại gói tin C hứ c năng
Loại 1 - Hello Thiết lập vă duy trì thơng tin kế cận với hăng xóm
Loại 2 - BDB Mô tả nộl dung cơ sờ dữ liệu trạng thâi liín kết của router OSPF
Loại 3 - LSR Yíu cầu một mẫu cơ sờ dữ liệu trạng thâi liín kết của router
Loại 4 - LSU Vận chuyển câc quảng câo trạng thâi liín kết đến router lâng giềng
Loại 5 - LSAck Xâc nhận LSA của router lâng giềng
N hững h o ạt động chủ yếu
OSPF thực hiện giao thức hello cho phĩp câc router trao đổi thơng tin vă đảm bảo câc liín kết vă router lđn cận đang hoạt động. Sau khi hoạt động hellõ, câc router ngang hăng được xem lă gần kề nhau. Chúng trao đổi vă cập nhật câc bản tin LSA chứa thông tin về miền định tuyến mă chúng biết vă đạt đến trạng thâi kế cận hoăn toăn.
Sau đó, câc bản tin hello theo chu kì sẽ được gửi để đảm bảo câc nút ngang hăng vẫn giữ được liín lạc với nhau, vă câc bản tin LSA mă router khởi tạo phải được gửi đến câc nút ngang hăng mỗi 30 giđy để đảm bảo cơ sở trạng thâi liín kết lă giống nhau, vă câc router OSPF phải ở trạng thâi kế cận thì mới chia sẻ thơng tin định tuyến. Router OSPF quyết định router năo trở thănh kế cận dựa văo loại mạng mă nó kết nối.
Chương 5: Định tuyến 119
H ình 5.2: Quâ trình khâm p hâ tuyến.
EO EO
172.168.5.1 172.168.5.3
[ Trạng thâi Exstart
Tôi sẽ bắt đầu trao đồi vì tơi có RouterlD 172.168.5.1
Kết nối mạng WAN
Câc giao tiếp OSPF được tự động nhận biết lă một trong ba loại sau: đa truy cập quảng bâ (broadcast multiaccess), đa truy cập không quảng bâ NBMA (nonbroadcast multiaccess) vă điểm-điểm. Người quản trị mạng có thể cấu hình loại mạng thứ tư lă mạng điểm-đa điểm (point-to-multipoint). Câc loại mạng khâc nhau cho thấy câch mă router liín hệ lẫn nhau sẽ khâc nhau. M ột số mạng đa truy cập trânh tình trạng mạng bị quâ tải khi câc router thiết lập ttạng thâi kế cận hoăn toăn với câc router khâc bằng câch chọn ra câc DR vă DBR. Còn ưong mạng điểm-điểm, do chỉ có tồn tại hai nút nín khơng cần chọn ra DR hay DBR. Cả hai router đều trở thănh kế cận hoăn toăn với nhau.
OSPF có thể hoạt động trín một mạng đa truy cập dạng mắt lưới đầy đủ (full-mesh) hay mạng ngang hăng (hub-and-spoke). Tuy nhiín ta phải cấu hình địa chi của câc neighbor trín mỗi router. Hub-and-spoke lă giải phâp kinh tế hơn nhưng lệnh neighbor hoạt động
khơng tốt ttín topo năy do hub router, thì thấy tất cả câc spoke, nhưng spoke chi có thể gửi gói hello tới hub mă thơi. Muốn vậy ta phải cấu hình mức ưu tiín lă 0 ưín tất cả câc spoke router để nó khơng thể lă DR hay DBR. Câch tiếp cận khâc lă dùng hub-and-spoke với giao tiếp phụ (sub-interface) tức chia mạng thănh câc kết nối điểm-điểm không cần DR/DBR. Tuy nhiín nó có nhược điểm lă câc địa chỉ subnet phải được cấp phât cho mỗi liín kết nín quản lí mạng sẽ phức tạp.
Một giải phâp của Cisco lă mạng điểm-đa điểm (point-to-multipoint), ưong đó hub router được nối ttực tiếp đến nhiều spoke router nhưng câc WAN interface có cùng địa chỉ mạng con. Khi muốn trăn ngập một giao tiếp nonbroadcast, câc gói LSU, LSAck sẽ được nhđn bản vă gửi đi ttín mỗi interface đến neighbor. Muốn vậy ta phải cấu hình thủ cơng để thay thế loại mạng OSPF mặc định bằng lệnh ip o sp f network point-to-multipoint