3.3.2.1 Khái niệm
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 thông tin về các hệ thống tự trị- AS khác vào trong hệ thống hiện tại. Để định tuyến hiệu quả, OSPF chia hệ thống tự trị thành nhiều vùng nhỏ.
OSPF là giao thức định tuyến trạng thái liên kết, được thiết kế cho các mạng lớn hoặc các mạng liên hợp và phức tạp. Các giải thuật định tuyến trạng thái sử dụng các giải thuật Shortest Path First (SPF) cùng với một cơ sở dữ liệu phức tạp về cấu hình của mạng. Cơ sở dữ liệu về cấu hình mạng về cơ bản bao gồm tất cả dữ liệu về mạng có liên kết đến bộ định tuyến chứa cơ sở dữ liệu.
3.3.2.2 Thuật toán và ví dụ minh họa
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 toán SPF- Shortest Path First để xử lý các thông 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. Cơ sở dữ liệu về cấu hình mạng về cơ bản bao gồm tất cả dữ liệu về mạng có liên kết đến bộ định tuyến chứa cơ sở dữ liệu.
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. Để thực hiện định tuyến hiệu quả, OSPF chia hệ thống tự trị ra thành nhiều khu vực nhỏ. Mỗi AS có thể được chia ra thành nhiều khu vực khác nhau. Khu vực là tập hợp các mạng, trạm và router nằm trong cùng một hệ thống tự trị. Tất cả các mạng trong
SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 24
một khu vực phải được kết nối với nhau. Tại biên của khu vực, các router biên khu vực tóm tắt thông tin về khu vực của mình và gửi các thông tin này tới các khu vực khác. Trong số các khu vực bên trong AS, có một khu vực đặc biệt được gọi là đường trục; tất cả các khu vực trong một AS phải được nối tới đường trục. Hay nói cách khác là đường trục được coi như là khu vực sơ cấp còn các khu vực còn lại đều được coi như là các khu vực thứ cấp.
Các router bên trong khu vực đường trục được gọi là các router đường trục, các router đường trục cũng có thể là một router biên khu vực. Nếu vì một lý do nào đó mà kết nối giữa một khu vực và đường trục bị hỏng thì người quản trị mạng phải tạo một liên kết ảo (virtual link) giữa các router để cho phép đường trục tiếp tục hoạt động như một khu vực sơ cấp
Hình 3.2 : Định tuyến sử dụng cây đường đi ngắn nhất Mạng Giá Router tiếp theo Thông tin khác
N1 5
N2 7 C
N3 10 D N4 11 B N5 15 D
Giải thuật chọn đường dẫn ngắn nhất SPF là cơ sở cho hệ thống OSPF. Khi 1 bộ định tuyến sử dụng SPF được khởi động, bộ định tuyến sẽ khởi tạo cấu trúc cơ sở dữ liệu của giao thức định tuyến và sau đó đợi chỉ báo từ các giao thức tầng thấp hơn dưới dạng các hàm. Bộ định tuyến sẽ sử dụng các gói tin OSPF Hello để thu nhận các bộ định tuyến lân cận của mình. Bộ định tuyến gửi gói tin Hello
SVTH: Võ Thị Lan Hương http://www.ebook.edu.vn Trang 25
đến các lân cận và nhận các bản tin Hello từ các bộ định tuyến lân cận. Ngoài việc sử dụng gói tin Hello để thu nhận các lân cận, bản tin Hello còn được sử dụng để xác nhận việc mình vẫn đang hoạt động đến các bộ định tuyến khác.
Mỗi bộ định tuyến định kỳ gửi các gói thông báo về trạng thái liên kết (LSA) để cung cấp thông tin cho các bộ định tuyến lân cận hoặc cho các bộ định tuyến khác khi một bộ định tuyến thay đổi trạng thái. Bằng việc so sánh trạng thái liên kết của các bộ định tuyến liền kề để tồn tại trong cơ sở dữ liệu, các bộ định tuyến bị lỗi sẽ bị phát hiện ra nhanh chóng và cấu hình mạng sẽ được biến đổi thích hợp. Từ cấu trúc dữ liệu được sinh ra do việc cập nhật liên tục các gói LSA, mỗi bộ định tuyến sẽ tính toán cây đường đi ngắn nhất của mình và tự mình sẽ làm gốc của cây. Sau đó từ cây đường đi ngắn nhất sẽ sinh ra bảng định tuyến.
Một khi có sự thay đổi topo mạng hoặc lưu lượng các node mạng phải khởi tạo và tính toán lại tuyến đường đi ngắn nhất, tuỳ theo giao thức được sử dụng trong mạng.