NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN EIGRP
1. Các đặc điểm, kỹ thuật cơ bản của giao thức EIGRP
1.2 Các kỹ thuật của EIGRP
EIGRP có rất nhiều kỹ thuật mới để cải tiến hiệu quả hoạt động, tốc độ hội tụ và các chức năng so với IGRP và các giao thức định tuyến khác. Các kỹ thuật này được tập trung thành 4 loại hình sau:
1.2.1 Sự phát hiện và tái hiện các router láng giềng (Neighbor discovery and recovery)
Router định tuyến theo distance vector dạng đơn giản không thiết lập mối quan hệ với các router láng giềng của nó. RIP và IGRP router chỉ đơn giản là phát quảng bá hay multicast các thông tin cập nhật của nó ra mọi cổng đã được cấu hình. Ngược lại, EIGRP router chủ động thiết lập mối quan hệ với các láng giềng của chúng. Tương tự như cách làm của OSPF router. EIGRP router sử dụng các gói hello rất nhỏ để thực hiện việc thiết lập mối quan hệ thân mật với các router láng giềng. Mặc định, gói hello được gởi đi theo chu kỳ là 5 giây. Nếu router vẫn nhận được gói hello từ láng giềng thì nó xem như láng giềng này và các đường đi của nó vẫn còn hoạt động. Bằng thiết lập mối quan hệ này, EIGRP có thể thực hiện được những việc sau :
- Tự động học được đường mới khi chúng kết nối vào hệ thống mạng.
- Xác định một router không còn kết nối hoặc không còn hoạt động nữa.
- Phát hiện sự trở lại của các router.
1.2.2 Giao thức truyền tải tin cậy (RTP – Reliable Transport Protocol)
Giao thức truyền tải tin cậy (RTP – Reliable Transport Protocol) là giao thức ở lớp vận chuyển (trong mô hình OSI), thực hiện việc chuyển gói EIGRP một cách tin cậy và có thứ tự đến các router láng giềng. Trong mạng IP, host sử dụng TCP để vận chuyển các gói một cách tuần tự và tin cậy. Tuy nhiên, EIGRP là một giao thức độc lập với giao thức mạng, do đó nó không dựa vào TCP/IP để
thực hiện trao đổi thông tin định tuyến giống như RIP, IGRP và OSPF đã làm.
Để không phụ thuộc vào IP, EIGRP sử dụng RTP làm giao thức vận chuyển riêng độc quyền của nó để đảm bảo thông tin định tuyến. EIGRP có thể yêu cầu RTP cung cấp dịch vụ truyền tin cậy hoặc không tin cậy tùy theo yêu cầu của từng trường hợp. Ví dụ: các gói hello được truyền theo định kỳ và cần phải càng nhỏ càng tốt nên chúng không cần phải dùng chế độ truyền tin cậy. Ngược lại, việc truyền tin cậy các thông tin định tuyến sẽ có thể làm tăng tốc độ hội tụ vì EIGRP router không cần chờ hết hạn mới truyền lại. Với RTP, EIGRP có thể gởi multicast và trực tiếp cho các đối tác khác nhau cùng một lúc, giúp tối ưu hiệu quả hoạt động.
1.2.3 Thuật toán DUAL (Diffusing Update Algorithm)
EIGRP thường được xem là giao thức lai vì nó kết hợp các ưu điểm của cả giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách và giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết. Và thành phần trung tâm của EIGRP là thuật toán cập nhật nhiều mức DUAL (Diffusing Update Algorithm ), là bộ máy tính toán đường đi của EIGRP. Tên đầy đủ của kỹ thuật này là DUAL FSM (finite-state machine- máy trạng thái giới hạn ). FSM là một bộ máy thuật toán nhưng không phải là một thiết bị cơ khí có các thành phần di chuyển được. FSM định nghĩa một tập hợp các trạng thái có thể trải qua, sự kiện nào gây ra trạng thái nào và sẽ có kết quả là gì. FSMs cũng mô tả một thiết bị, một chương trình máy tính, hoặc một thuật toán định tuyến sẽ xử lý một tập hợp các sự kiện đầu vào như thế nào.
DUAL FSM đảm bảo rằng mỗi đường là một vòng tự do và những đường có chi phí thấp nhất được DUAL đặt trong bảng định tuyến. DUAL FSM chứa tất cả các logic được sử dụng để tính toán và so sánh đường đi trong mạng EIGRP.
EIGRP sẽ giữ những tuyến đường quan trọng này và cấu trúc sẵn có ở tất cả thời gian, để thông tin có thể truy nhập ngay lập tức. DUAL chạy hai thuật toán song song là định tuyến theo trạng thái đường liên kết (LSP) và định tuyến theo vectơ khoảng cách (DVP).
- Thuật toán trạng thái liên kết (LSA) : Trong thuật toán trạng thái liên kết, các node mạng quảng bá giá trị liên kết của nó với các node xung quanh tới các node khỏc. Sau khi quảng bỏ tất cả cỏc node đều biết rừ topo mạng và thuật toán sử dụng để tính toán con đường ngắn nhất tới node đích.
- Thuật toán Vector khoảng cách (DVA) : Là một thuật toán định tuyến tương thích nhằm tính toán con đường ngắn nhất giữa các cặp node trong mạng, dựa trên phương pháp tập trung được biết đến như là thuật toán Bellman-Ford. Các node mạng thực hiện quá trình trao đổi thông tin trên cơ sở của địa chỉ đích, node kế tiếp, và con đường ngắn nhất tới đích. Đầu tiên mỗi router sẽ gửi thông tin cho biết nó có bao nhiêu kết nối và trạng thái của mỗi đường kết nối như thế nào, và nó gửi cho mọi router khác trong mạng bằng địa chỉ multicast. Do đó mỗi router đều nhận được từ tất cả các router khác thông tin về các kết nối của chúng. Kết quả là mỗi router sẽ có đầy đủ thông tin để xây dựng cơ sở dữ liệu về trạng thái các đường liên kết. Như vậy mỗi router đều có một cái nhìn đầy đủ và cụ thể về cấu trúc của hệ thống mạng. Router sẽ lưu tất cả các đường mà router láng giềng thông báo qua. Dựa trên thông số định tuyến tổng hợp của mổi đường, DUAL sẽ so sánh và chọn ra đường có chi phí thấp nhất đến đích.
DUAL đảm bảo mỗi một đường này là không có lặp vòng. Đường được chọn gọi là đường thành công (successor) và nó sẽ được lưu trong bảng định tuyến, đồng thời cũng được lưu trong bảng cấu trúc mạng. Khi mạng bị đứt thì DUAL sẽ tìm đường dự phòng (feasible successor) trong bảng cấu trúc mạng. Gói tin hello được gửi theo chu kỳ và EIGRP có thể cấu hình được. Khoảng thời gian hello mặc định phụ thuộc vào băng thông tuy nhiên do gói tin hello rất nhỏ nên nó ít tốn băng thông và thời gian hội tụ nhanh. Đối với DUAL hoạt động cập nhật được diễn ra liên tục để cập nhật sự thay đổi trạng thái của một đường liên kết và thông tin được phát ra cho tất cả các router trên mạng. Hoạt động của thuật toán DUAL được thể hiện qua lưu đồ sau:
Ở đây Router A chạy giao thức EIGRP và sử dụng thuật toán DUAL để tính toán đường đi tới Network 7
Bước 1: EIGRP sử dụng giải thuật DUAL để quảng cáo các route đến các láng giềng và chọn đường đi đến đích. Một số khái niệm dùng trong giải thuật này như sau: Feasible distance (FD) – FD là metric nhỏ nhất để đi đến đích theo một tuyến xác định .
Hình 2.1 Thuật toán DUAL
Reported distance (RD) - RD là metric đi đến đích được quảng cáo bởi upstream router EIGRP láng giềng.
Bước 2: Thuật toán DUAL tính toán thông số Report Distance (RD) : là metric nhỏ nhất để đi đến đích được router láng giềng quảng bá.
Hình 2.2 : Thuật toán DUAL
H
C
G
E F
D
A B F D D I
N e t w o r k 7
( 1 0 0 ) ( 1 0 0 )
( 2 0 )
( 1 0 0 )
( 1 )
( 1 0 ) ( 1 0 )
( 2 0 ) ( 1 0 0 )
D e s t i n a t i o n F e a s i b l e D i s t a n c e ( F D ) N e i g h b o r 7
7 7
1 0 0 + 2 0 + 1 0 = 1 3 0 1 0 0 + 1 + 1 0 + 1 0 = 1 2 1 1 0 0 + 1 0 0 + 2 0 + 1 0 + 1 0 = 2 4 0
H B D T o p o l o g y
T a b l e
H
C
G
E F
D
A B F D D I
N e t w o r k 7
( 1 0 0 ) ( 1 0 0 )
( 2 0 )
( 1 0 0 )
( 1 )
( 1 0 ) ( 1 0 )
( 2 0 ) ( 1 0 0 )
D e s t i n a t i o n R e p o r t D i s t a n c e ( F D ) N e i g h b o r 7
7 7
2 0 + 1 0 = 3 0 1 + 1 0 + 1 0 = 2 1 1 0 0 + 2 0 + 1 0 + 1 0 = 1 4 0
H B D T o p o l o g y
T a b l e
- Feasibility condition (FC) - FC là điều kiện yêu cầu để RD < FD nhằm đảm bảo hình thành các loop-free đường đi khi xây dựng bảng topology.
- EIGRP successor - Successor là router EIGRP láng giềng thoả mãn điều kiện FC và có metric nhỏ nhất đi đến đích. Successor được dùng như là next hop để chuyển tiếp gói tin đi đến mạng đích.
- Feasible successor - Feasible successor là router EIGRP láng giềng thoả mãn điều kiện FC nhưng không được chọn là Successor nên thường dùng như các tuyến dự phòng.
Bước 3: Tính toán bảng định tuyến Thuật toán DUAL dựa vào thông số FD và RD để xác định EIGRP successor (đường chính) và EIGRP feasible successor (đường dự phòng).
Hình 2.3 : Tính toán bảng định tuyến
Router B được chọn là successor vì router B có FD nhỏ nhất (metric =121) để đến network 7 khi xuất phát từ A. Để chọn feasible successor, router A kiểm tra RD của các router EIGRP láng giềng (RD(H) = 30, RD(D) = 140) xem có
H
C
G
E F
D
A B F D D I
N e t w o r k 7
( 1 0 0 ) ( 1 0 0 )
( 2 0 )
( 1 0 0 )
( 1 )
( 1 0 ) ( 1 0 )
( 2 0 ) ( 1 0 0 )
D e s t in a t i o n F D N e ig h b o r
7 7 7
3 0 2 1 1 4 0
H B D T o p o l o g y
T a b l e
R D 1 3 0
2 4 0 1 2 1
R o u t e r A R o u t i n g t a b l e
7 1 2 1 B
B : s u c c e s s o r ( F D = 1 2 1 )
H : f e a s i b le s u c c e s s o r ( 3 0 < 1 2 1 )
nhỏ hơn FD của successor hay không ( FD = 121). Router H sẽ được chọn làm feasible successor vì có RD = 30 nhỏ hơn FD =121 của successor. Router D không là successor hay feasible successor vì có RD = 140 >121 và do đó không thoả mãn điều kiện FC.
- Passive route - Passive route là router có một successor đúng đi đến đích.
- Active route - Active route là router mất quyền làm successor và không có feasible successor thay thế, khi đó router phải tìm các route khác để đi đến đích.
1.2.4 Cấu trúc từng phần theo giao thức (PDMs - Protocol-Dependent Modules)
Một trong nhưng điểm nổi bật của EIGRP là nó được thiết kế thành từng phần riêng biệt theo giao thức. Nhờ cấu trúc này, nó có khả năng mở rộng và tương thích tốt nhất. Các giao thức được định tuyến như IP, IPX và Apple Talk được đưa vào EIGRP thông qua các PDM. EIGRP có thể dễ dàng tương thích với các giao thức được định tuyến mới hoặc các phiên bản mới của chúng như IPv6 chẳng hạn bằng cách thêm PDM vào. Mỗi PDM chịu trách nhiệm thực hiện mọi chức năng liên quan đến một giao thức được định tuyến.
2. Thành phần và các phép tính EIGRP