4. Giới thiệu
Giao thức thông tin định tuyến RIP (Routing Information Protocol) là một ví dụ về thuật toán định tuyến vector khoảng cách động. Giao thức này lựa chọn các đường đi trong một mạng sao cho khoảng cách của các đường đó là cực tiểu. Các thiết bị định tuyến (router) thích ứng theo các thay đổi (hỏng kết nối hoặc router) của đồ hình mạng bằng cách trao đổi thông tin với các router được kết nối trực tiếp xung quanh. Trong điều kiện bình thường, thông tin về bảng định tuyến được được cập nhật theo chu kì (thông thường là 30 giây). Tuy nhiên, nếu đồ hình mạng có thay đổi thì lập tức cơ chếcập nhậtkích hoạt (triggered update) sẽ vận hành. Nếu một router nhận được thông tin định tuyến mới, thay vì đợi trong đủ 30 giây, nó sẽ chỉ đợi (ngẫu nhiên) từ 1 đến 5 giây trước khi chuyển tiếp thông tin tới các router xung quanh. Cơ chế cập nhật kích hoạt giúp cho thông tin vềđồ hình truyền lan qua mạng nhanh hơn nhiều so với trường hợp thông thường vận hành theo nguyên tắc hết hạn thời gian (timeout).
5. Mục tiêu thí nghiệm
Mô phỏng trạng thái của một số router sử dụng giao thức định tuyến RIP và tìm hiểu cách thức sử dụng các bảng định tuyến để tìm đường đi qua một mạng.
6. Các bước thí nghiệm
Xây dựng mô hình mô phỏng
Hình 4.1. Hộp thoại Review của công cụStartup Wizard.
Khởi động OPNET IT Guru Academic Edition 1.Chọn thực đơn File => New…
2.Chọn Project rồi nhấp OK.
3.Thay đổi Project Name là xx_RIPNetwork (trong đó xx là số khởi đầu) và nhấp OK. 4.Trong cửa sổInitial Topology, chọn Create Empty Scenario và nhấp vào Next. 5.Trong cửa sổChoose Network Scale, chọn Logical và nhấp Next.
6.Trong cửa sổReview, nhấp OK.
Trước hết, chúng ta có thểđọc hướng dẫn sử dụng mô hình của giao thức RIP. Hướng dẫn sẽ diễn giải cách thức cấu hình các nút mạng để sử dụng RIP và xác định ý nghĩa của các tham số.
Nhấp chuột lên tab Protocol => RIP => Model Usage Guide. Sau khi đọc xong hướng dẫn thì tắt cửa sổ xem file PDF.
Chúng ta sẽ xây dựng một mạng con gồm các router và cài đặt các tham số RIP.
1.Chọn biểu tượng ethernet4 slip8-gtwy trong thư viện Object Palette và đặt nó vào cửa sổ làm việc workspace. Nhấp phải chuột lên biểu tượng và chọn View Node Description. Để ý là gateway này được trạng bị bốn giao diện Ethernet và tám giao diện SLIP. Đóng cửa sổ này lại.
2.Nhấp phải chuột lên router rồi chọn Edit Attributes, đặt thuộc tính name là Router1. Bung thư mục thuộc tính RIP Parameter và Timers. Lưu ý là Update Interval (seconds) được đặt là 30 giây. Điều này nghĩa là mỗi router sẽ trao đổi bảng định tuyến của nó với các router lân cận theo từng khoảng thời gian 30 giây, ngay cả khi không có thông tin mới và sự thay đổi đồ hình của mạng. Nhấp OKđểđóng cửa sổ này.
Hình 4.2. Cài đặt tham số cho router.
3.Nhấp trái chuột lên router và chọn Copy từ thực đơn Edit ở phái trên của của cửa sổ. Chọn Paste từ thực đơn Edit 5 lần để tạo ra 5 bản sao của router gốc trong cửa sổ làm việc workspace. Sắp xếp các router này theo một vòng tròn.
4.Nối các router vừa sắp bằng các đường truyền dẫn PPP_DS1 lấy từ thư viện Object Palette. Mỗi router sẽ kết nối với hai router kề bên.
5.Copy thêm hai router nữa vào workspace bằng lệnh Paste.
6.Sử dụng hai đường truyền PPP_DS1 nối hai router này thành một nhánh gắn vào mạng vòng ở vị trí của router 6.
Hình 4.3. Mô hình mạng mô phỏng.
Giao thức định tuyến được sử dụng trong mô phỏng là RIP, việc gán giao thức này cho các router được thực hiện như sau:
1.Chọn thực đơn Protocol => IP => Routing => Configure Routing Protocols… 2.Nhấp vào các hộp chọn bên cạnh RIP. Apply the above selection to subinterfaces và
Visualize Routing Domains.
3.Nhấp vào nút chọn bên cạnh All interfaces (including loopback). 4.Nhấp OKđểđóng cửa sổ.
Các thao tác vừa rồi cho phép giao thức RIP sẽđược dùng đểđịnh tuyến các gói qua tất cả các giao diện có trên các router. Để ý thấy kí hiệu RIP xuất hiện trên các đường truyền xác nhận giao thức đã được khai báo sử dụng.
Tiếp theo chúng ta sẽ cài đặt để một trong số các đường truyền PPP sẽ bị hỏng trong quá trình mô phỏng.
1.Chọn utilities từ thực đơn kéo xuống trong thư viện Object Palette để hiển thị toàn bộ các phần tử có trong thư viện.
2.Chọn và đặt một phần tửFailure Recovery vào cửa sổ làm việc workspace. 3.Nhấp phải chuột lên biểu tượng này và chọn Edit Attribute.
4.Đặt tên đối tượng là Link Failure.
5.Nhấp chuột bung thuộc tính Link Failure/Recovery Specification rồi đặt rows bằng 1
và đặt Name là Logical Network.Router 1 Ù Router 6.
6.Đặt Time là 300. Lưu ý trường Statusđược đặt vềFail. Thao tác cài đặt vừa rồi sẽ buộc đường truyền dẫn giữa router 1 và router 6 rơi vào trạng thái hỏng sau khi tiến trình mô phỏng bắt đầu được 300 giây.
Chọn tham số kết quả mô phỏng
Tải lưu lượng thu là một trong các tham số quan trọng nhất của mô phỏng này, nó phản ánh kết quả của thủ tục định tuyến trong điều kiện trạng thái của mạng bị thay đổi. Tham số này được tập hợp như minh hoạ trên hình 4.4.
Hình 4.4. Chọn kết quả mô phỏng.
1.Chọn tab Simulation => Choose Individual Statistic…
2.Nhấp trái chuột bung lần lượt các mục Global Statistics, RIP rồi chọn Traffic Received (bits/sec)
Hình 4.5. Tập hợp chi tiết kết quả mô phỏng.
Để có thể tập hợp kết quảđầy đủ hơn, chúng ta thực hiện thêm các thao tác: 1.Chọn tab Simulation => Choose Individual Statistic (advanced)
2.Bung các thư mục Global Statistics Probes và RIP Traffic Received rồi chọn Collect all values. Thao tác chọn này sẽ cho phép OPNET cung cấp một đồ thị chi tiết hơn.
3.Đóng cửa sổ tương tác Probe Model.
Đặt cấu hình và chạy mô phỏng
Hình 4.6. Đặt cấu hình chạy mô phỏng.
1.Chọn Simulation => Configure Discrete Event Simulation…
2.Trong giao diện của tab Common, đặt trường Duration là 10, chọn đơn vị là minute(s). 3.Nhấp trái chuột lên tab Global Attributes, đặt trường IF Interface Addressing Mode
về Auto Address/Export.
4.Đặt trường IP Routing Table Export/Import vềExport. Thao tác cài đặt này cho phép các bảng định tuyến được ghi lại trong một file văn bản sau khi mô phỏng kết thúc. 5.Đặt RIP Sim Efficiency vềDisable.
6.Đặt RIP Stop Time là 1000. Khi đó các router vẫn thường xuyên duy trì việc trao đổi thông tin định tuyến ngay cả khi các bảng định tuyến đã ổn định (không thay đổi).
7.Nhấp trái chuột lên Run khởi động mô phỏng.
8.Khi mô phỏng kết thúc, nhấp Closeđóng cửa sổ tương tác.
Xem và phân tích kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng được khảo sát khi mởđồ thịTraffic Received như sau. 1.Chọn Results => View Results…
2.Nhấp trái chuột bung các thư mục Global Statistics và RIP rồi chọn Traffic Received (bits/sec). Tham số thống kê này cho biết mức tải lưu lượng đã được tạo ra bởi thuật toán định tuyến dùng trong mô phỏng.
3.Nhấp trái chuột lên Showđể tạo một cửa sổ mới biểu diễn đồ thị như hình 4.8. Chúng ta sẽ thấy tải lưu lượng của giao thức định tuyến có các đỉnh phân bố đều đặn chu kì 30 giây ngoại trừ hai điểm, một tại thời điểm bắt đầu và một tại thời điểm giữa của tiến trình mô phỏng. Chọn trục thời gian là hai phút đầu tiên của đồ thị để quan sát cận cảnh. Chúng ta sẽ nhìn thấy có nhiều lần cập nhật ngẫu nhiên về thời gian đã được thực hiện rất nhanh tại quãng thời gian bắt đầu mô phỏng. Các cập nhật tại thời điểm ban đầu này được thực hiện nhờ cơ chế cập nhật kíck hoạt được cài đặt trong R11. Các cập nhật bất thường còn lại là do sự cốđứt tuyến truyền dẫn tạo ra, xảy ra sau 300 giây.
4.Nhấp chuột tắt cửa sổđồ thị và chọn Delete. 5.Đóng cửa sổView Results bằng nút Close.
Hình 4.7. Hộp thoại View Results với đồ thị Traffic Received.
Hình 4.8. Đồ thị Traffic Received trong 300 giây đầu.
Tiếp theo, để dễ dàng thực hiện các so sánh, phân tích, chúng ta sẽ tạo thêm một hoạt cảnh mới trong đó mạng hoạt động mà không gặp sự cố nào.
1.Chọn Scenarios => Duplicate Scenario…
2.Nhấp OK chấp nhận tên mặc định của hoạt cảnh là scenario2.
3.Nhấp trái chuột nên biểu tượng Failuređể rồi chọn Edit => Cutđể loại nút hỏng ra. 4.Chọn Simulation => Run Discrete Event Simulation để tạo ra các kết quả của hoạt
cảnh này trong đó toàn mạng hoạt động bình thường, không có sự cốđứt tuyến. 5.Khi mô phỏng kết thúc, nhấp OKđểđóng cửa sổ tương tác.
Bằng các thao tác chọn đã cài đặt ở trước, chúng ta có thể khảo sát mạng truyền dữ liệu này ở mức chi tiết hơn. Để xem thông tin về địa chỉ IP mà OPNET đã tựđộng gán cho các router trong quá trình mô phỏng, chúng ta thực hiện các bước sau:
1.Chọn File => Model Files => Refresh Model Directories.
2.Chọn File => Open… tìm và mở Generic Data File, trong danh sách liệt kê, chọn
xx_RIP Network-scenario2-ip addresses: File này ghi lại các địa chỉ IP và subnetwork mask đã được OPNET gán cho mỗi giao diện. Để ý rằng mỗi router có một giao diện được gọi là giao diện vòng hồi tiếp mà không được gắn vào bất kì đường truyền nào. Các giao diện lôgic này thường được dùng cho chức năng kiểm tra hay để cho hai chương trình có chức năng thu phát truyền thông với nhau khi đang chạy trên cùng một thiết bị. Hình 4.9 chỉ biểu diễn một phần của file dữ liệu.
3.Nhấp chuột đóng hộp thoại …-ip_addresses.
Hình 4.9. File dữ liệu chứa địa chỉ IP của các router.
Tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu bảng định tuyến của các nút mạng. 1.Chọn Select => Open…
2.Tìm và chọn lại Generic Data File, từ danh sách hiển thị, chọn xx_RIP_Network- scenario2-ip_routes.
Hình 4.10. File dữ liệu chứa bảng định tuyến các router.
File dữ liệu này chứa các bảng định tuyến, được duy trì tại mỗi router, với các giá trị tương ứng với trạng thái của mạng ở thời điển kết thúc mô phỏng. Cấu trúc của file gồm hai phần.
Phần thứ nhất liệt kê các mạng kết nối trực tiếp với mỗi router. Một mạng được kết nối trực tiếp với một router nếu một trong số các giao diện của router này có địa chỉ trùng với địa chỉ mạng trong toàn bộ độ dài của subnetwork mask. Ví dụ, Router1 có một giao diện là
192.0.2.1 với một subnetwork mask là 255.255.255.0 sẽ cần 24 bit đầu tiên trong địa chỉ IP của nó trùng với địa chỉ của các mạng khác để các phần tử này kết nối trực tiếp được với nhau. Do đó địa chỉ mạng 192.0.2.0 trùng với địa chỉ giao diện 192.0.2.1 và Router1 được kết nối trực tiếp với mạng 192.0.2.0.
Phần thứ hai của file ip_routes biểu diễn các tuyến trong mạng không được kết nối trực tiếp. Hình minh hoạ dưới chỉ thể hiện một phần của file dữ liệu bảng định tuyến tương ứng với Router 1. File dữ liệu đầy đủ bao gồm nhiều bảng định tuyến, mỗi bảng tương ứng với một router. Lưu ý là địa chỉ trên bảng định tuyến có thể khác với hình minh họa tuỳ thuộc vào thứ tựđặt router trong workspace.
Hình 4.11. Sử dụng ip_routesđể tìm đường đi trong mạng.
Sử dụng file ip_routes, chúng ta có thể xác định đường đi mà một gói tin sẽ truyền qua trong mạng. Xét ví dụ tìm đường đi từ router 1 đến router 8. Trong file xx_RIP_Network- scenario1-ip_addresses, tìm một giao diện trên mỗi router (không phải là các giao diện vòng kín loopback).
Router1: 192.0.1.1 Router8: 192.0.13.2
Địa chỉ 192.0.13.2 thuộc về mạng 192.0.13.0 vì vậy chúng ta sẽ tìm hiểu giao diện này trong các bảng định tuyến. Để ý là để giảm kích thước của các bảng định tuyến, thao tác định tuyến được thực hiện dựa trên các địa chỉ mạng thay cho các địa chỉ IP cụ thể.
Bắt đầu với bảng định tuyến của router 1, chúng ta xác định được mạng đích (trường Dest Network trong bảng) là 192.0.13.0, lấy ra trường Next Hop Addr. Trong trường hợp này
Next Hop Addr là 192.0.1.2. Tiếp theo, quan sát phần Interface Information của file dữ liệu này hoặc trong file xx_RIP_Network-scenariolip_addresses để xác định router nào có một giao diện với địa chỉ này. Trong tình huống này thì đó là router 6. Sau đó tiến hành tìm địa chỉ mạng đích, 192.0.13.0, trong bảng định tuyến của router 6, lấy ra địa chỉ của chặng tiếp theo (192.0.11.2), và xác định router có địa chỉ này (router 7). Thực hiện liên tiếp các bước như vậy cho tới khi tới được router kết nối trực tiếp với mạng đích. Router 7 có một giao diện (192.0.13.1) trên mạng đích, có nghĩa là nó có một kết nối trực tiếp với router 8 (192.0.13.2). Có thể thấy rằng router 7 và router 8 ở trong cùng một mạng vì địa chỉ IP của chúng giống nhau trong toàn bộ phân subnetwork mask (24 bit)
Routerl (192.0.1.1) => Router2 (192.0.2.1) => Router3 (192.0.5.1) => Router6 (192.0.7.1) => Router7 (192.0.8.1) => Router8 (192.0.8.1)
3.Đóng cửa sổip_routes.
Chúng ta cúng có thể truy cập trực tiếp vào file dữ liệu định tuyến. Sử dụng Windows Explorer, tìm trong thư mục gốc thư mục con op-models, chuyển tới thư mục này và mở file
xx_RIP_Network-scenariol-ip_routes.gdf. Đây chính là file vừa được khảo sát trong OPNET. Có thể sử dụng hỗ trợ tìm kiếm bằng cách sau, chọn Edit => Preference, rồi tìm thuộc tính mod_dirs. Giá trịđi kèm là đường dẫn tới thư mục op_models.
Lưu mô hình vừa khởi tạo và đóng tất cả các cửa sổ.
Câu hỏi
1. Trong trường hợp các đường truyền dẫn hoàn hảo, xác định đường đi của gói tin từ router 1 đến router 8 theo file dữ liệu địa chỉ IP và bảng định tuyến lấy ra từ kết quả mô phỏng. Cài đặt đánh hỏng 1 chặng giữa hai nút bất kì tại thời điểm 300 giây sau khi mô phỏng bắt đầu, xác định lại đường đi của gói tin trên.
2. Cài đặt đánh hỏng thêm 1 chặng thứ hai ở thời điểm 500 giây sau mô phỏng, xác định đường đi của gói tin. (Có thể xét một số trường hợp khác nhau theo các vị trí của điểm hỏng để thấy được sự thay đổi của bảng định tuyến.) Xác định số làn cập nhật bảng định tuyến và thông lượng (gói tin/giây) của đường truyền trong các trường hợp có sự cố.
3. Xác định địa chỉ IP, subnetwork mask và default gateway (nếu có) của máy tính đang thực hiện bài mô phỏng. Tìm hiểu ý nghĩa của những tham số này.
Gợi ý: Sử dụng lệnh cmd trong Start/Run của Windows để mở cửa sổ lệnh DOS. Sau đó gõ vào lệnh ipconfig.