Thuật toán định tuyến theo trạng thái đường liên kết là thuật toán Dịkstras hay là thuật toán SPF tìm đường đi ngắn nhất. Thuật toán định tuyến theo trạng thái đường liên kết thực hiện việc xây dựng và bảo trì một cơ sở dữ liệu đầy đủ về cấu trúc của toàn bộ hệ thống mạng.
Định tuyến theo trạng thái đường liên kết thường sử dụng những công cụ sau:
Thông điệp thông báo trạng thái đường liên kết (LSA – Link State Advertisement): LSA là một gói dữ liệu nhỏ mang thông tin định tuyến được truyền giữa các router
Cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng: Được xây dựng từ thông tin thu thập được từ các LSA
Thuật toán SPF: Dựa trên cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng, thuật toán SPF sẽ tính toán để tìm đường đi ngắn nhất.
Bảng định tuyến: Chứa danh sách các đường đi đã được chọn lựa
Quá trình thu thập thông tin mạng để thực hiện định tuyến theo trạng thái đường liên kết:
- 44 -
Mỗi router bắt đầu trao đổi LSA với tất cả các router khác, trong đó LSA mang thông tin về các mạng kết nối trực tiếp của từng router. Từ đó, các router xây dựng cơ sở dữ liệu trên thông tin của các LSA.
Mỗi router tiến hành xây dựng lại cấu trúc mạng theo dạng hình cây với bản thân nó là gốc, từ đó router sẽ vẽ tất cả các đường đi tới tất cả các mạng trong hệ thống. sau đó thuật toán SPF chọn đường ngắn nhất để đưa vào bảng định tuyến. Trên bảng định tuyến sẽ chứa thông tin về các đường đi đã được chọn với cổng ra tương ứng. Bên cạnh đó router vẫn tiếp tục duy trì cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng và trạng thái của các đường liên kết.
Router nào phát hiện cấu trúc mạng thay đổi đầu tiên sẽ phát thông tin cập nhật cho tất cả các router khác. Router phát gói LSA, trong đó có thông tin về router mới, các thay đổi về trạng thái đường liên kết. Gói LSA này được phát đi cho tất cả các router khác.
Khi router nhận được các gói LSA thì nó sẽ cập nhật lại cơ sở dữ liệu của nó với thông tin mới vừa nhận được. Sau đó SPF sẽ tính lại để chọn đường lại và cập nhật lại cho bảng định tuyến.
Thuật toán chọn đường theo trạng thái đường liên kết (hay còn gọi là thuật toán chọn đường ngắn nhất) thực hiện trao đổi thông tin định tuyến cho tất cả router khi bắt đầu chạy để xây dựng một bản đồ đầy đủ về cấu trúc hệ thống mạng. Mỗi router sẽ gửi gói thông tin tới tất cả các router còn lại. Các gói này mang thông tin về các mạng kết nối vào router. Mỗi router thu thập các thông tin này từ tất cả các router khác để xây dựng một bản đồ cấu trúc đầy đủ của hệ thống mạng. Từ đó rotuer tự tính toán và chọn đường đi tốt nhất đến mạng đích để đưa lên bảng định tuyến. Sau khi toàn bộ các router đã được hội tụ thì giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết chỉ sử dụng gói thông tin nhỏ để cập nhật về sự thay đổi cấu mạng chứ không gửi đi toàn bộ bảng định tuyến. Các gói thông tin cập nhật này được truyền đi cho tất cả router khi có sự thay đổi xảy ra, do đó tốc độ hội tụ nhanh.
Do tốc độ hội tụ nhanh hơn so với giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách nên các giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết ít bị lặp vòng hơn. Mặc dù các giao thức loại này ít bị lỗi về định tuyến hơn nhưng lại tiêu tốn nhiều tài nguyên hệ thống hơn. Do đó chúng mắc tiền hơn nhưng bù lại chúng có khả năng mở rộng hơn so với giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách.
Định tuyến theo trạng thái đường liên kết có một số nhược điểm:
Bộ xử lý trung tâm của router phải tính toán nhiều
Đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn
Chiếm dụng băng thông đường truyền
Router sử dụng định tuyến theo trạng thái đường liên kết phải cần nhiều bộ nhớ hơn và hoạt động xử lý nhiều hơn là sử dụng định tuyến theo vectơ khoảng cách. Router phải có đủ bộ nhớ để lưu trữ cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng, bảng định tuyến. Khi khởi động việc định tuyến, tất cả các router phải gửi gói LSA cho tất cả các router khác, khi đó băng thông đường truyền sẽ bị chiếm dụng làm cho băng thông đường truyền dành cho
- 45 -
truyền dữ liệu của người dùng giảm xuống. Nhưng sau khi các router đã thu thập đủ thông tin để xây dựng cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng thì băng thông đường truyền không bị chiếm dụng nữa. Chỉ khi nào cấu trúc mạng thay đổi thì router mới phát gói LSA để cập nhật và những gói LSA này chiếm một phần băng thông rất nhỏ. Phương pháp cập nhật như vậy tin cậy hơn, dễ kiểm tra hơn và tốn ít băng thông đường truyền hơn so với kiểu cập nhật của vectơ khoảng cách.
Một số giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết
OSPF(Open Shotest Path First)
IS-IS ( Intermediate System-to-Intermediate System)
4.3.2.1 Giao thức định tuyến OSPF
OSPF là giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết được triển khai dựa trên các chuẩn mở không có độc quyền. OSPF được mô tả trong nhiều chuẩn của IETF (Internet Engineering Task Force).
OSPF là một giao thức định tuyến nội vi IGP tốt hơn RIP vì khả năng mở rộng của nó. RIP chỉ giới hạn trong 15 hop, hội tụ chậm và đôi khi chọn đường có tốc độ chậm vì khi quyết định chọn đường nó không quan tâm đến các yếu tố quan trọng khác như băng thông… OSPF khắc phục được nhược điểm của RIP và nó là một giao thức định tuyến mạnh, có khả năng mở rộng, phù hợp với các hệ thống mạng hiện đại. OSPF có thể được cấu hình đơn vùng để sử dụng cho các mạng nhỏ. Đối với mạng lớn OSPF được thiết kế phân cấp và chia thành nhiều vùng.
Ví dụ như hình dưới, mạng OSPF lớn cần sử dụng thiết kế phân cấp và chia thành nhiều vùng. Các vùng này đều được kết nối vào vùng phân phối là vùng 0 hay còn gọi là vùng xương sống (backbone). Kiểu thiết kế này cho phép kiểm soát hoạt động cập nhật định tuyến. Việc phân vùng như vậy làm giảm tải của hoạt động định tuyến, tăng tốc độ hội tụ, giới hạn sự thay đổi của hệ thống mạng vào từng vùng và tăng hiệu suất hoạt động.
- 46 -
OSPF thực hiện thu thập thông tin về trạng thái các đường liên kết từ các router láng giềng. Mỗi router OSPF quảng cáo trạng thái các đường liên kết của nó và chuyển tiếp các thông tin mà nó nhận được cho tất cả các láng giềng khác.
Router xử lý các thông tin nhận được để xây dựng một cơ sở dữ liệu về trạng thái các đường liên kết trong một vùng. Mọi router trong cùng một vùng OSPF sẽ có cùng một cơ sở dữ liệu này. Do đó mọi router sẽ có thông tin giống nhau về trạng thái của các đường liên kết và láng giềng của các router khác. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mỗi router áp dụng thuật toán SPF vào cơ sở dữ liệu của nó để tính toán chọn đường tốt nhất đến từng mạng đích. Thuật toán SPF tính toán chi phí dựa trên băng thông của đường truyền. Đường nào có chi phí thấp nhất sẽ được chọn để đưa vào bảng định tuyến.
Mỗi router giữ môt danh sách các láng giềng thân mật, danh sách này gọi là cơ sở dữ liệu các láng giềng thân mật. Các láng giềng được gọi là thân mật là những láng giềng mà router có thiết lập mối quan hệ hai chiều. Một router có thể có nhiều láng giềng nhưng không phải láng giềng nào cũng có mối quan hệ thân mật. Do dod chúng ta cần lưu ý mối quan hệ láng giềng khác với mối quan hệ láng giềng thân mật,hay gọi tắt là mối quan hệ thân mật. Đối với mỗi router danh sách láng giềng thân mật sẽ khác nhau.
Để giảm bớt số lượng trao đổi thông tin định tuyến với nhiều router láng giềng trong cùng một mạng, các router OSPF bầu ra một đại diện goi là Designated router (DR) và một router đại diện dự phòng gọi là Backup Designated router (BDR) làm điểm tập trung các thông tin định tuyến.
RIP phù hợp cho các mạng nhỏ và đường tốt nhất đối với RIP là đường có số lượng hop ít nhất.. OSPF thì phù hợp với mạng lớn, có khả năng mở rộng, đường đi tốt nhất của OSPF được xác định dựa trên tốc độ của đường truyền. RIP cũng như các giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách khác đều sử dụng thuật toán chọn đường đơn giản. Còn thuật toán SPF thì rất phức tạp. Do đó, nếu router chạy giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách sẽ cần ít bộ nhớ và năng lực xử lý thấp hơn so với khi chạy OSPF.
OSPF chọn đường dựa trên chi phí được tính từ tốc độ của đường truyền. Đường truyền có tốc độ càng cao thì chi phí OSPF tương ứng càng thấp. OSPF chọn đường tốt nhất từ cây SPF,
OSPF bảo đảm không bị định tuyến lặp vòng. Còn giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách vẫn có thể bị định tuyến lặp vòng.
Nếu một kết nối không ổn định, chập chờn, việc phát liên tục các thông tin về trạng thái của đường liên kết này sẽ dẫn đến tình trạng các thông tin quảng cáo không đồng bộ làm cho kết quả chọn đường của các router bị đảo lộn. OSPF giải quyết được vấn đề tốc độ hội tụ, hỗ trợ VLSM, Kích cỡ mạng, chọn đường, nhóm các thành viên,
Trong một hệ thống mạng lớn. RIP phải mất vài phút mới có thể hội tụ được vì mỗi router chỉ trao đổi bảng định tuyến với các router láng giềng kết nối trực tiếp với mình mà thôi. Còn đối với OSPF sau khi đã hội tụ vào lúc khởi động, khi có thay đổi thì
- 47 -
việc hội tụ sẽ rất nhanh vì chỉ có thông tin sự thay đổi được phát ra cho mọi router trong vùng.
OSPF có hỗ trợ VLSM nên nó được xem là một giao thức định tuyến không theo lớp địa chỉ. RIPv1 không có hỗ trợ VLSM, nhưng RIPv2 có hỗ trợ VLSM. OSPF không có giới hạn về kích thước mạng nên nó phù hợp với các mạng vừa và lớn.
Trong khi RIP sử dụng cấu trúc mạng dạng ngang hàng. Thông tin định tuyến được truyền lần lượt cho mọi router trong cùng một hệ thống RIP. OSPF sử dụng khái niệm phân vùng. Một mạng OSPF có thể chia các router thành nhiều nhóm. Bằng cách này OSPF có thể giới hạn lưu thông trong từng vùng. Thay đổi trong vùng này không ảnh hưởng đến hoạt động của các vùng khác. Cấu trúc phân cấp như vậy cho phép hệ thống mạng có khả năng mở rộng một cách hiệu quả.
Giao thức định tuyến OSPF nhận biết được 3 loại mạng
Mạng quảng bá đa truy cập, ví dụ như mạng Ethernet
Mạng điểm nối điểm
Mạng không quảng bá đa truy cập (NBMA – Nonbroadcast Multiaccess), ví dụ như Frame Relay
- 48 -
Chương 5 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG CỤ GIẢ LẬP
DYNAMIPS/DYNAGEN 5.1 Giới thiệu
Dynamips là phần mềm có khả năng mô phỏng router Cisco chạy trên máy PC, chúng ta có thể tạo ra một hoặc nhiều router ảo chạy trên máy tính bằng phần mềm Dynamips
Dynagen là phần mềm giao tiếp đầu cuối dành cho Dynamips, nói cách khác là Dynagen sẽ cấu hình phần cứng của router ảo và kết nối các router ảo với nhau tạo thành một mạng ảo thông qua file cấu hình mạng (file có đuôi .net)
Dynagen có thể làm việc trên môi trường client/server, Dynagen sẽ đóng vai trò client và gửi yêu cầu đến Dynamips server, Dynagen còn có thể quản lý nhiều Dynamips server cùng một lúc.
Dynagen cung cấp một số tiện ích quản lý trong môi trường dòng lệnh cho các router ảo như khởi động, tạm ngưng hay tiện ích telnet
6.1 Cách cài đặt:Các phần mềm cần cài đặt để sử dụng Dynamips/Dynagen
Cài đặt Winpcap version 4.0
Cài đặt công cụ dùng làm Terminal Sử dụng Hyper Terminal
- 49 -
Tìm IOS của Cisco 7200/3600
Chép file IOS vào thư mục cài đặt của phần mềm Dynamips theo đường dẫn C:\ Program Files\Dynamips\images\
5.3 Cách sử dụng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thực hiện cấu hình các file.net
Chạy Dynamips Server trước sau đó chạy file.net
- 50 -
- 51 -
Chương 6 CẤU HÌNH ĐỊNH TUYẾN
6.1 Cấu hình định tuyến tĩnh
Đối với những mạng nhỏ thì cấu hình định tuyến tĩnh được sử dụng thuận lợi hơn định tuyến độngSơ đồ.
Để cấu hình sơ đồ mạng trên thì ta lần lượt cấu hình từng router theo các bước sau:
Trước tiên kết nối vật lý các router lại với nhau
Đăt tên cho các router bằng câu lệnh Router>ena
Router # configure terminal Router(config)# hostname SG
Để telnet đến các router trên mạng theo tên ta dùng lệnh Router(config)# ip host NT 192.168.1.66
Đặt password cho router
Router(config)# ena secret class
Cấu hình địa chỉ IP cho các Interface và cho các interface ở trạng thái hoạt động up Router(config)# interface s1/0
Router(config-if)# ip add 192.168.1.65 255.255.255.224 Router(config-if)#no shut
Các router còn lại cấu hình tương tự
Kiểm tra xem các interface của các router có up được không, bằng câu lệnh:
Rotuer# show ip int brief
Sau khi cấu hình xong thì router SG đến được các mạng kết nối trực tiếp
192.168.1.0, 192.168.1.64, các mạng còn lại router SG không đến được.
SG#ping 192.168.1.1
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.1, timeout is 2 seconds: !!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 1/3/8 ms
SG#ping 192.168.1.65
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.65, timeout is 2 seconds: !!!!! S1/0 NT DN 192.168.1.225/27 S1/0 S1/1 Fa0/0 S1/0 Fa0/0 Fa0/0 SG 192.168.1.33/27
- 52 -
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 120/142/208 ms (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
SG#ping 192.168.1.193
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.193, timeout is 2 seconds: ...
Success rate is 0 percent (0/5)
SG#ping 192.168.1.225
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.225, timeout is 2 seconds: ...
Success rate is 0 percent (0/5)
Muốn đến được thì chúng ta phải chỉ đường cho router SG bằng phương pháp định tuyến tĩnh như sau
Router(config)# ip route 192.168.1.32 255.255.255.224 192.168.1.66 Router(config)# ip route 192.168.1.192 255.255.255.224 192.168.1.66 Router(config)# ip route 192.168.1.224 255.255.255.224 192.168.1.66
Sau khi sử dụng định tuyến tĩnh thì router SG đến được tất cả các interface trên sơ đồ mạng trên
Router# SG
192.168.1.0/27 is subnetted, 5 subnets
C 192.168.1.64 is directly connected, Serial1/0 S 192.168.1.32 [1/0] via 192.168.1.66
C 192.168.1.0 is directly connected, FastEthernet0/0 S 192.168.1.224 [1/0] via 192.168.1.66
S 192.168.1.192 [1/0] via 192.168.1.66
SG#ping 192.168.1.193
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.193, timeout is 2 seconds: !!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 72/74/84 ms
SG#ping 192.168.1.33
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.33, timeout is 2 seconds: !!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 48/89/120 ms
SG#ping 192.168.1.255
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.255, timeout is 2 seconds: !!!!!
- 53 -
File cấu hình: ROUTER SG
conf t (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hostname SG ena secret class no ip domain-lookup ip host NT 192.168.1.66 ip host DN 192.168.1.194 line con 0 pass cisco login logging syn exec-timeout 5 line vty 0 4 exec-timeout 5 pass cisco login int fa0/0 ip add 192.168.1.1 255.255.255.224 no shut int s1/0 ip add 192.168.1.65 255.255.255.224 no shut ip route 192.168.1.32 255.255.255.224 192.168.1.66 ip route 192.168.1.192 255.255.255.224 192.168.1.66 ip route 192.168.1.224 255.255.255.224 192.168.1.66 ROUTER NT conf t hostname NT ena secret class no ip domain-lookup