Static Routing thường được sử dụng tốt trong những mạng nhỏ mà chỉ cĩ một đường đi duy nhất đến đích được xác định trước. Khi mạng phát triển lên, người ta sẽ thêm đường đi tới đích và lúc này sẽ cĩ một số khĩ khăn. Người quản trị sẽ lập trình thêm cho Router để tạo thuận lợi cho sự truyền thơng dễ dàng trong mạng WAN.
2.2.4 Cấu hình định tuyến tĩnh (Static Routing):
Static Routing hay Static Route được cấu hình bằng tay thơng qua lệnh Ip Route như sau:
Router(config)#Ip Route Network [Mask] {Address | Interface} [Distance] [Permanent].
Trong đĩ:
* Network – Network đích hay Subnet. * Mask – Subnet Mask.
* Address – IP Address của Next Hop Router.
* Interface – tên Interface (của Router đang cấu hình) để đi tới Network đích.
* Distance – giá trị cung cấp bởi nhà quản trị , nhằm chỉ độ ưu tiên (Cost) của đường định tuyến (tùy chọn).
* Permanent – chỉ định rằng đường định tuyến này khơng bị dỡ bỏ ngay cả khi Interface bị Shutdown.
2.3 Định tuyến mặc định (Default Routing):
Default Routing là cơ chế đặc biệt của Static Routing. Default Routing được sử dụng để gửi Packet đến mạng từ xa khơng cĩ trong bảng định tuyến đến Router Hop kế tiếp. Ta cĩ thể cài đặt các tuyến mặc định như là một phần của cơng việc cấu hình tĩnh. Ta chỉ cĩ thể sử dụng Default Routing trên những mạng LAN nội bộ.
Tất cả Router của Cisco là Router Classful, nghĩa là chúng xác lập một Subnet Mask mặc định của mỗi Interface của Router. Khi một Router nhận một Packet của mạng con đích mà khơng cĩ trong bảng định tuyến, mặc định nĩ sẽ truyền Packet đi ngay. Nếu sử dụng Default Routing, ta phải
sử dụng lệnh Ip Classless bởi vì khơng cĩ mạng con từ xa nào được chứa
trong bảng định tuyến.
Khi Static Routing đã định trước đường đi thì Router sẽ được sử dụng để tìm đích đến đã được định trước, Router sẽ sử dụng đường đi mặc định nếu nĩ khơng tìm thấy đường đi trong bảng định tuyến.
Đường đi mặc định của Router thường là 0.0.0.0 với Subnet Mask là 0.0.0.0.
Ví dụ: Các Router của cơng ty X xử lý đặc tả tri thức về Topo mạng của mạng máy tính trong cơng ty này. Duy trì tri thức về mỗi mạng khác cĩ thể truy xuất đến thơng qua mây Internet (Internet Cloud) là khơng cần thiết và khơng hợp lý. Thay vì vậy, mỗi Router trong cơng ty X được thơng báo một tuyến đường mặc định mà nĩ cĩ thể dùng để cố gắng đạt đến bất kỳ một đích khơng biết rõ nào bằng cách hướng trực tiếp các gĩi vào Internet.
Internet 192.34.56.0 10.0.0.0 Routing table Khơng cĩ entry cho mạng đích Company X A B C Hình 2.1 Ví dụ định tuyến mặc định
Dùng định tuyến mặc định nếu Hop kế tiếp khơng được liệt kê rõ ràng trong bảng định tuyến.
Cấu hình Default Route:
Router(config)#Ip Default-Network Network number (với Network number là địa chỉ mạng cần cấu hình).
2.4 Định tuyến động (Dynamic Routing):
Dynamic Routing là cơ chế định tuyến sử dụng các giao thức định tuyến để tự động cập nhật các thơng tin về các Router xung quanh. Tùy theo dạng thuật tốn mà cơ chế cập nhật thơng tin của các Router sẽ khác nhau. Khi nĩ truyền thơng với các Router kế cận thì giao thức định tuyến sẽ qui định các tập luật mà các Router khác sử dụng.
Định tuyến động cho phép Router định hướng một cách thích hợp cho một gĩi chạy từ mạng đến mạng dựa vào thơng tin đã được cấu hình. Router
tham khảo bảng định tuyến của nĩ và theo các chỉ dẫn cố định được lưu giữ ở đây để chuyển tiếp gĩi đến Router khác. Các giao thức định tuyến động cũng cĩ thể định hướng lưu lượng từ cùng một phần qua nhiều đường dẫn khác nhau trong một mạng để đạt hiệu suất tốt hơn. Điều này được gọi là chia sẻ tải.
2.4.1 Các hoạt động của giao thức định tuyến động:
Sự thành cơng của định tuyến động tùy thuộc vào 2 chức năng cơ bản của Router:
- Duy trì một bảng định tuyến.
- Phân tán tri thức mạng theo định kỳ dưới dạng cập nhật định tuyến cho các Router khác.
Định tuyến động dựa vào một loại giao thức định tuyến để chia sẻ tri thức mạng cho các Router. Một giao thức định tuyến định ra một tập nguyên tắc được áp dụng vào mỗi Router khi nĩ thơng tin với các Router kế cận.
2.4.2 Lợi ích của định tuyến động (Dynamic Routing):
Dynamic Routing hoạt động hiệu quả và phức tạp hơn hai phương pháp Routing trên (Static và Default Routing), Dynamic Routing sử dụng các giao thức định tuyến cho phép các Router làm một số chức năng cần thiết của chúng, bao gồm tìm và xác nhận đường đi, hội tụ theo một qui ước chung của cấu trúc mạng, với một vài khác biệt trong các tính tốn đường đi. Dynamic Routing cĩ thể học được đường đến mạng đích mặc dù nĩ chưa biết đường đi đến đĩ. Vì vậy Dynamic Routing sẽ linh hoạt hơn 2 phương pháp định tuyến nêu trên.
2.4.3 Hạn chế và ứng dụng của giao thức định tuyến động (Dynamic Routing): Routing):
Sử dụng Dynamic Routing tốn nhiều tài nguyên CPU, bộ nhớ và băng thơng cho việc liên kết mạng.
Dynamic Routing thường dùng trong các hệ thống phức tạp hơn, trong đĩ các Router được liên kết với nhau thành một mạng lưới.
Ví dụ: như các hệ thống Router cung cấp dịch vụ Internet, hệ thống của các cơng ty đa quốc gia.
2.4.4 Cấu hình cho định tuyến động (Dynamic Routing):
CHƯƠNG III
3.1 Sự xác định đường dẫn:
Cho lưu lượng đi xuyên qua mây mạng (Network Cloudy) diễn ra tại lớp mạng (lớp Network). Chức năng xác định đường dẫn cho phép Router ước lượng các đường dẫn khả thi để đến đích và thiết lập sự kiểm sốt một
gĩi ưu tiên theo sở thích của Router.
Hình 3.1 Sự xác định đường dẫn
Lớp mạng thực hiện phân phối gĩi từ đầu cuối đến đầu cuối theo lối tổng lực (Best-Effort) xuyên qua liên mạng. Lớp mạng dùng bảng định tuyến IP để gửi các gĩi từ mạng nguồn đến mạng đích. Sau khi Router xác định đường dẫn sẽ dùng, nĩ xử lý chuyển tiếp các gĩi. Khi đĩ nĩ sẽ lấy gĩi được chấp nhận trên một giao tiếp và chuyển gĩi này đến một giao tiếp khác hay Port khác, là nơi bắt đầu của đường dẫn tốt nhất để đưa gĩi đến đích.
Một Router chuyển tiếp một gĩi từ một liên kết dữ liệu này đến một liên kết dữ liệu khác bằng hai chức năng cơ bản:
- Chức năng xác định đường dẫn. - Chức năng chuyển mạch.
Chức năng chuyển mạch cho phép Router chấp nhận một gĩi đến trên một giao tiếp và chuyển nĩ sang một giao tiếp thứ hai. Chức năng xác định đường dẫn cho phép Router chọn giao tiếp thích hợp nhất để chuyển một gĩi. Phần Node của địa chỉ được dùng bởi Router cuối cùng (Router được kết nối đến mạng đích) để phân phối đến đúng Host đích của nĩ.
Chức năng chuyển mạch đường dẫn được dùng để di chuyển các gĩi xuyên qua một liên mạng. Một hệ thống đầu cuối cĩ các gĩi muốn gởi đến hệ thống đầu cuối khác. Hệ thống đầu cuối hướng Frame đi bằng cách dùng địa chỉ MAC của hệ thống trung gian.
3.3 Các thuật tốn sử dụng trong giao thức định tuyến:
Hầu hết các giải thuật định tuyến cĩ thể được chia thành một trong hai giải thuật cơ bản:
- Distance-vector. - Link-state.
3.4 Giao thức định tuyến Distance-vector:
3.4.1 Khái quát:
Định tiến Distance-vector dựa vào các giải thuật định tuyến cĩ cơ sở hoạt động là khoảng cách véc tơ, theo định kỳ chúng chuyển các bản Copy của bảng định tuyến từ Router này đến Router kia. Các cập nhật thường xuyên giữa các Router này sẽ thơng báo về các thay đổi của Topo mạng. Mỗi Router nhận một bảng định tuyến từ các Router kế cận được nối trực
A B C D Routing table Routing table Routing table Routing table D C B A
Hình 3.2 Mơ hình định tuyến Distance-vector
3.4.2 Hoạt động của giao thức Distance-vector:
Các giao thức Distance-vector gửi định kỳ các cập nhật về mạng mà quá trình định tuyến đã tìm thấy và đưa vào bảng định tuyến. Các cập nhật được gửi trực tiếp vào các Router kế cận kết nối trực tiếp. Địa chỉ đích của các Routing Update là 255.255.255.255 (địa chỉ Broadcast), cĩ nghĩa là tất cả các Router trên phân đoạn mạng đĩ sẽ nghe được các Update.
Các cập nhật sẽ gửi ra định kỳ sau khi một khoảng thời gian bị hết, khoảng thời gian (Timer) này sẽ được khởi động lại ngay lập tức sau khi Router gửi một cập nhật. Như vậy giao thức định tuyến Distance-vector sẽ gửi ra tồn bộ bảng định tuyến đến các kế cận của nĩ, thiết lập một đồng hồ thời gian sau một khoảng thời gian xác định trước (30 giây đối với RIPv1) sẽ gửi ra tồn bộ bảng định tuyến một lần nữa. Sau khi nhận được bảng định tuyến của Router kế cận, Router sẽ cập nhật bảng định tuyến của nĩ và thay đổi bảng định tuyến theo các cập nhật mà nĩ nhận được. Do Router sẽ tiếp
tục truyền thơng tin mà nĩ nghe được từ Router kế cận, các giao thức định tuyến nhĩm Distance-vector cịn được gọi là “định tuyến theo tin đồn”.
3.4.3 Kỹ thuật tránh lặp trong quá trình định tuyến (Solution):
Định tuyến thành vịng hay lặp (Routing Loops) cĩ thể xảy ra nếu sự hội tụ của mạng diễn ra chậm trên một cấu hình mới, tạo ra các mục định tuyến khơng chắc chắn.
Hình 3.3 Routing Loop
Các tuyến chạy vịng, chậm hội tụ, định tuyến khơng nhất quán. - Trước khi Network 1 bị Down thì tất cả Router đđều xem đđường Route tới Network là GOOD. Và Router C nhận đđịnh rằng muốn tới Network 1 thì phải qua Router B (Metric đây là 3 (ví dụ ta chạy RIP)).
- Khi Network 1 bị Down xuống thì Router E mới gửi một bản Update tới Router A là: Network 1 Down rồi, nhưng Router B, C, D khơng biết. Do
B và D cĩ thể nhận biết đđược Network 1 Down một cách nhanh chĩng vì nĩ kết nối (Connect) trực tiếp tới Router A nên nhận Update nhanh hơn. Tuy nhiên do C khơng nhận đđược Update là Network 1 Down nếu vẫn gửi một bản Update tới B và D là đường tới Network 1 vẫn GOOD. Và như thế B và D Update lại bản Routing Table của mình là Network 1 vẫn GOOD. Như thế là sai vì quá trình này cứ lặp đđi lặp lại (vì Router sẽ gửi lại một Update nĩi với B và D rằng: Network 1 vẫn GOOD) ===> Routing Loop.
Nguyên nhân: Chúng ta thấy rằng nguyên nhân Routing Loop là B và D cĩ thể nhận được Update từ A cịn C thì khơng. Bởi vì Network 1 “Hội Tụ Chậm” (Slow Convergence).
Lặp định tuyến cĩ thể xảy ra bởi các Router khơng được cập nhật đồng thời, do vậy để tránh và ngăn chặn lặp định tuyến người ta đã đưa ra những kỷ thuật sau:
- Count To Infinity. - Maximum Hop Count. - Split Horizon.
- Route Poisoning. - Holddown.
3.4.4 Đếm vơ thời hạn ( Count To Infinity ):
Như ví dụ đề cập ở trên (Hình 3.3), các cập nhật khơng hợp lệ của
Network 1 sẽ tiếp tục vịng trừ khi vài quá trình khác dừng nĩ lại. Điều kiện này, được gọi là đếm vơ thời hạn (Count To Infinity), vịng các gĩi liên tục trên mạng bất chấp thực tế là mạng đích đã bị cắt. Trong khi Router đang đếm một cách vơ thời hạn, thơng tin khơng hợp lệ cho phép một vịng định tuyến cứ thế tồn tại.
Network 1, distance 7 Network 1, distance 5 Network 1, distance 4 Network 1, distance 6 Network 1 down A B C D E
* Các vịng định tuyến gia tăng distance-vector
Hình 3.4 Đếm vơ thời hạn
3.4.5 Định ra một số tối đa (Maximum Hop Count):
Các giải thuật định tuyến Distance-vector là tự hiệu chỉnh, nhưng bài tốn định tuyến thành vịng cĩ thể yêu cầu đếm vơ hạn đầu tiên. Để tránh vấn đề kéo dài thêm, các giao thức Distance-vector định nghĩa vơ hạn như một con số tối đa được chỉ định, con số này căn cứ theo đại lượng định tuyến (đếm Hop đơn giản).
Với cách tiếp cận này, giao thức định tuyến cho phép vịng định tuyến cứ tiếp tục cho đến khi đại lượng định tuyến vượt quá giá trị sớm nhất theo mặc định.
3.4.6 Phân chia ranh giới (Split Horizon):
Split Horizon là một kỷ thuật để tránh lặp trong định tuyến, Split Horizon giảm số thơng tin định tuyến khơng chính xác và chi phí định tuyến trong một mạng Distance-vector bằng cách đưa ra luật để thơng tin khơng thể gửi trở lại theo hướng mà nĩ nhận được.
Routing Protocol sẽ phân biệt loại Interface nào đã học đường và sẽ khơng quảng cáo ngược trở lại cùng Interface đĩ. Nĩ sẽ ngăn chặn Router A gửi thơng tin đã được cập nhật trở lại Router B.
3.4.7 Route Poisoning:
Route Poisoning là kỹ thuật tránh lặp bằng cách ngăn chặn những thơng tin cập nhật trái ngược nhau. Ban đầu Router E đưa vào bảng định tuyến một Entry về đường đi cho Network 5 (gọi là Route Poisoning) cĩ giá trị là 16 (Unreachable). Khi Router C nhận một Route Poisoning từ Router E, nĩ sẽ gửi một cập nhật gọi là Poisoning Reverse ngược trở lại Router E. Điều này đảm bảo tất cả các đường đi trên nhánh mạng đã nhận được thơng tin đường đi mới. Bình thường thì kỹ thuật này khơng được dùng (vì nĩ cĩ khuynh hướng làm tăng kích thước của bảng định tuyến) mà chỉ dùng nĩ khi mạng gặp sự cố.
Để khắc phục điều này, người ta đã dùng kỹ thuật này kết hợp với kỹ thuật Split Horizon, Routing Poisoning kết hợp với Split Horizon sẽ tạo ra một mạng Distance-vector cĩ tính phục hồi cao và đáng tin cậy hơn.
3.4.8 Bộ định thời khống chế (Holddown Timer):
Holddown là một trong những kỹ thuật tránh lặp trong quá trình định tuyến. Holddown ngăn chặn những thơng điệp cập nhật thường xuyên để phục hồi một đường đi khơng cĩ hiệu quả (gọi là Flapping). Điều này thường xảy ra khi những liên kết khơng đồng bộ mất nối kết và liền cập nhật lại. Nếu khơng cĩ cách ổn định thì mạng sẽ khơng thể hội tụ và Interface bị Flapping sẽ làm chậm mạng hoặc là nghẽn mạng.
Holddown ngăn chặn đường đi thay đổi quá nhanh trong thời gian cho phép khi đường đi khơng cĩ hiệu quả trở thành cĩ hiệu quả để mạng hoạt động ổn định trước khi tìm đường đi tối ưu. Router hạn chế trong một chu kỳ
xác định bất kỳ sự thay đổi nào ảnh hưởng đến đường đi ở xa. Nĩ ngăn chặn đường đi khơng hiệu quả sớm được phục hồi đến bảng định tuyến khác.
3.5 Giao thức định tuyến Link-state:
3.5.1 Cơ sở định tuyến cho Link-state:
Giải thuật cơ bản thứ hai được dùng cho định tuyến là giải thuật Link- state. Các giải thuật định tuyến Link-state là những giao thức dựa trên thuật tốn tìm đường đi ngắn nhất cũng được gọi là SPF (Shortest Path First), duy trì một cơ sỡ dữ liệu phức tạp chứa thơng tin về Topo mạng. Trong khi giải thuật Distance-vector khơng cĩ thơng tin đặc biệt gì về các mạng ở xa và cũng khơng biết các Router ở xa, giải thuật định tuyến Link-state biết được đầy đủ về các Router ở xa và biết được chúng liên kết với nhau như thế nào. Định tuyến Link-state dùng để chỉ ra:
- Các thơng báo về trạng thái liên kết: LSA (Link State Advertisements).
- Một cơ sở dữ liệu về Topo mạng mạng. - Giải thuật SPF, và cây SPF sau cùng.
- Một bảng định tuyến liên hệ các đường dẫn và các Port đến từng mạng.
Router mà sử dụng giao thức Link-state linh hoạt hơn trong mạng nội bộ so với Router sử dụng giao thức Distance-vector. OSPF là giao thức định tuyến IP hồn chỉnh của giao thức Link-state.
3.5.2 Giao thức định tuyến Link-state trao đổi các bảng định tuyến:
Hoạt động tìm hiểu và khám phá mạng trong định tuyến Link-state được dùng trong các quá trình sau:
- Các Router trao đổi các LSA cho nhau. Mỗi Router bắt đầu với các mạng được kết nối trực tiếp để lấy thơng tin.
- Mỗi Router đồng thời với các Router khác tiến hành xây dựng một cơ sở dữ liệu về Topo mạng bao gồm tất cả các LSA đến từ liên mạng.