Hoạt động của giao thức OSPF

Hoạt động của giao thức OSPFBáo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

Mạng máy tính

Đề tài: Hoạt động của giao thức

OSPF

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Hoàng Lê - Hà Thanh Hường

Lớp : ĐT7 - K48

Mục lục

• Đặc trưng của định tuyến giao thức trạng thái kết nối

• Thuật ngữ OSPF

• Các bước cơ bản trong hoạt động của OSPF

• Cấu hình OSPF

Thuật ngữ

• Link: Giao diện trên một bộ định tuyến

• Link state (trạng thái kết nối): Mô tả một

mạch ghép nối và mối quan hệ của nó với

các bộ định tuyến lân cận, bao gồm:

- Địa chỉ IP/ mask của giao diện

- Kiểu mạng mà nó kết nối tới

- Bộ định tuyến kết nối với mạng đó

- Giá thành của kết nối đó

• Tổng hợp của tất cả các Link-states sẽ tạo

nên một link state database

Link-State Routing

Protocols

1 Tràn thông tin trạng thái kết nối

- Đối với mỗi nút thì trước tiên bộ định tuyến trong hệ

thống mạng sẽ thông báo một phần của thông tin trạng

thái kết nối tới tất cả các bộ định tuyến trong hệ thống

Nó bao gồm các bộ định tuyến lân cận và cost của đường

kết nối giữa chúng

- Mỗi bộ định tuyến sẽ gửi các thông báo tới tất cả các bộ

định tuyến trong mạng

Link-State

2 Xây dựng Topo cơ sở dữ liệu

- Mỗi bộ định tuyến thu thập tất cả thông tin trạng thái kết nối

từ các bộ định tuyến khác và xếp nó vào 1 Topo cơ sở dữ liệu

3 Cây đường ngắn nhất (SPF), giải thuật Dijkstra

- Sử dụng thông tin này, các bộ định tuyến có thể xây dựng

được 1 biểu đồ Topo của mạng lưới

4 Cây đường ngắn nhất

- Giải thuật này tạo ra 1 cây SPF, nghĩa là mỗi bộ định

tuyến tự tạo ra gốc của cây và kết nối với các bộ định

tuyến khác tạo thành nhiều nhánh khác nhau

5 Bảng định tuyến

- Sử dụng cây SPF, bộ định tuyến tạo ra 1 bảng định

tuyến

Giao thức định tuyến trạng thái

kết nối

• Toàn bộ Topo mạng được mô tả trong bảng cập nhật định

tuyến

• Các giao thức trạng thái kết nối phải tính toán kích thước

thay vì được đề cập tới kích thước trong việc cập nhật

định tuyến

• Thông tin Topo bao gồm cost kết hợp với mỗi đường kết

nối trong mạng

• Các giao thức trạng thái kết nối quảng bá một lượng lớn

Topo thông tin về mạng

• Giải thuật được sử dụng để tính toán các tuyến với giao

thức trạng thái kết nối được gọi là thuật toán tìm đường

ngắn nhất (Giải thuật Dijkstra SPF)

Giao thức định tuyến trạng thái

kết nối

• Các router biết dược bảng của router, subnet và router

nào sẽ kết nối với subnet nào

• Giao thức trạng thái kết nối chưa bắt đầu phát các Topo

thông tin tới các giao diện khi bộ định tuyến khởi động lần

đầu tiên

• Thay vào đó, các giao thức trạng thái kết nối sử dụng quá

trình xử lý bằng cách dò tìm các bộ định tuyến lân cận

• Các bộ định tuyến lân cận là các bộ định tuyến cũng họat

đọng cùng một giao thức trạng thái kết nối, nghĩa là chia

sẻ 1 subnet chung

• Ngay khi bộ định tuyến phát hiện được các bộ định tuyến

lân cận, nó sẽ rao đổi Topo cơ sở dữ liệu và sau đó tiến

hành việc tìm đường ngắn nhất để tính toán các tuyến mới

Giao thức định tuyến

OSPF

Giao thức định tuyến

OSPF

Họat động của OSPF

1 Mỗi bộ định tuyến tìm ra các bộ định tuyến lân cận trên một

giao diện Tập hợp các bộ định tuyến này được lưu trong

bảngneighbor table

2 Mỗi bộ định tuyến sử dụng 1 giao thức xác định để trao đổi

Topo thông tin (LSAs) với các bộ định tuyến lận cận của nó

LSA: Mô tả số subnet và mask, cost và các thông tin khác về

subnet

3 Mỗi bộ định tuyến đặt Topo thông tin trong Topo cơ sở dữ

liệu của nó

4 Mỗi bộ định tuyến tiến hành việc tìm đường ngắn nhất dựa

vào Topo cơ sở dữ liệu của nó để tính toán tuyến tốt nhất tới

mỗi subnet trong cơ sở dữ liệu

5 Mỗi bộ định tuyến đặt tuyến tốt nhất tới mỗi mạng cấp dưới

trong bảng định tuyến IP

Ưu điểm của OSPF (1 of 2)

• OSPF là giao thức định tuyến trạng thái kết nối

- RIP, IGRP và EIGRP là các giao thức định tuyến vecto

khoảng cách, dễ dàng tạo thành vòng định tuyến,

• OSPF có độ hội tụ nhanh

- RIP và IGRP giữ trạng thái định thời có thể là nguyên nhân

làm giảm sự hội tụ

• OSPF hỗ trợ VLSM và CIDR

- RIPv1 và IGRP thì không

Ưu điểm của OSPF (2 of 2)

• Hệ OSPF của Cisco dựa trên băng thông

- RIP dựa trên số bước truyền

- IGRP/EIGRP băng thông, độ trễ, độ tin cậy và tải

• OSPF chỉ gửi sự thay đổi ra bên ngoài khi chúng xảy ra

- RIP gửi toàn bộ bảng định tuyến trong 30s, con IGRP thì mất

90s để gửi

- Thêm nữa: với OSPF, bộ định tuyến sẽ tràn LSAs của nó khi

nó đạt 30 phút

• OSPF cũng sử dụng khái niệm vùng để thực hiện định tuyến

phân cấp

• Giao thức định tuyến chuẩn mở

- IGRP và EIGRP là một dạng của CISCO

Hoạt động trạng thái ổn định

• OSPF liên lạc với vùng lân cận bằng cách gửi ngẫu nhiên các

gói nhỏ Hello packets thay vì cập nhật đầy đủ định tuyến

• Hello packets nhận dạng subnet mà router đang gửi

• Khi router lỗi không nhận được Hellos từ vùng lân cận cho

một dead interval, router tin rằng sự im lặng đó bị lỗi

- Hello interval: 10s ( trên giao diện Ethernet)

- Dead interval: 40s ( trên giao diện Ethernet)

• OSPF tiếp tục hoạt động cho tới khi kết thúc khoảng dead

interval; sau đó, router đánh dấu now-silent router như “giảm

bớt” trong Topo cơ sở dữ liệu

• Router kết thúc nhận Hellos , tiến hành giải thuật Dijkstra để

tính toán các tuyến mới, dựa vào 1 trong số các ộ định tuyến

của hệ thống hiện ở ngoài vùng phục vụ

Hạn chế loop OSPF

• Giải thuật SPF hạn chế vòng lặp như 1 phần thiết yếu của

quá trình Topo cơ sở dữ liệu

• Giao thức trạng thái kết nỗi không cần hạn chế vòng lặp,

đặc biệt như split horizon, poison revese

Vấn đề trong hệ thống OSPF lớn

• Một topo cơ sở dữ liệu lớn đòi hỏi bộ nhớ lớn hơn trong bộ

định tuyến

• Việc xử lý 1 topo cơ sở dữ liệu lớn bằng giải thuật SPF đòi hỏi

xử lý năng lượng tăng theo hàm mũ của kích thước cơ sở dữ

liệu

• Cấp của một giao diện đơn thay đổi (từ trên xuống dưới hoặc

ngược lại) ảnh hưởng đến mọi router để tiến hành SPF 1 lần

nữa

Giải pháp: Tiến hành phân

cấp

• OSPF Areas phá vỡ mạng lưới để router trong vùng này không

biết được thông tin Topo về các subnet trong vùng khác

Phân loại định tuyến OSPF

Internal: Các

router với các

giao diện của nó

thuộc cùng một

vùng

ASBR: Bộ định

tuyến có ít nhất 1

giao diện tương tác

với mạng bên ngoài

( hệ thống tự trị khác

Backbone: Bộ định tuyến có ít nhất 1 giao diện kết nối với area 0

ABR: Bộ định tuyến với giao diện gắn với nhiều vùng

Thuật ngữ OSPF

• Router ID: được sử dụng để đánh dấu các bộ định tuyến trong

hệ thống OSPF

- Địa chỉ IP định cấu hình với lệnh OSPF router-id command

- Địa chỉ vòng lặp dài nhất (Highest loopback address)

- Địa chỉ IP có độ linh động cao nhất (Highest active IP

address)

• Địa chỉ vòng lặp có ưu điểm là không bao giờ suy giảm, do đó

giảm khả năng tái thiết lập liền kề

Lựa chọn DR và BDR

• Trong hệ thống đa truy nhập, broadcast links (Ethernet), 1 DR và BDR (nếu

có hơn 1 router) cần được lựa chọn.

• DR - Bộ định tuyến chỉ định.

• BDR - Bộ định tuyến chỉ định

dự phòng.

• Servve của DR như các điểm thu

thập cho việc quảng bá trạng thái

kết nối trên hệ thống đa truy nhập

( Link State Advertisement - LSAs).

• 1 BDR dự bị cho DR.

• Nếu 1 mạng IP là hệ thống đa truy nhập, router OSPF sẽ lựa chọn 1 DR và 1

BDR.

• Ngoại trừ 1 DR, sự hình thành của 1 đường gần kề giữa mỗi router thêm vào

sẽ tạo ra nhiều LSA không cần thiết n(n-1)/2 đường liền kề.

• Tràn trong mạng lưới sẽ tạo nên sự hỗn độn.

Lựa chọn DR và BDR

• Bộ định tuyến với Router ID cao nhất sẽ lựa chọn DE, tiếp theo

là BDR

• Phạm vi ưu tiên của Router có thể đảm bảo chắc chắn rằng nó

trở thành DR hay ngăn chặn nó trở thành DR

Rtr(config-ì) # ip ospf priority <0-255>

- Mặc định = 1

- 0 = không đủ tiêu chuẩn trở thành DR/BDR

* 1 router có thể được gán mức ưu tiên từ 0 đến 255, với 0 thì ngăn

Router này trở thành DR (hoặc BDR)

Lựa chọn DR và BDR (tiếp)

• Tất cả các router khác, “DROther”, thiết lập liền kề với chỉ DR và BDR.

• DRother router truyền dữ liệu 1nhiều LSAs tới chỉ DR và BDR.(224.0.0.6

-tất cả DR router)

• DR gửi LSA tới tất cả DROther lân cận

(224.0.0.5 OSPF router).

Bộ định tuyến chỉ định dự phòng - BRD

• Lắng nghe, nhưng không hoạt động.

• Nếu LSA được gửi, BDR đặt 1 bộ định giờ.

• Nếu bộ định giờ kết thúc trước khi có phản

hồi từ DR, thì nó trở thành DR và đảm

nhiệm quá trình cập nhật.

• Quá trình xử lý cho một BDR mới bắt đầu.

Lựa chọn DR và DR (tiếp)

Một router mới tham gia vào hệ thống

• Mỗi lần 1 DR được thiết lập, 1 router mới tham gia và mạng với

mức ưu tiên lớn hơn hoặc Router ID sẽ không trở thành DR hoặc

BDR

• Bất chấp mức ưu tiên hoặc Router ID, router đó sẽ trở thành

DROther

• Nếu DR hỏng, BDR đảm nhiệm như là DR và quá trình lựa chọn

xử lý cho BDR mới bắt đầu

So sánh

RIP là chung IGRP thì không

OSPF là chung Chuẩn chung hoặc

quyền sở hữu riêng

No Yes

Thiết kế cho mạng

lớn hơn

Chậm

Có thể lớn, thiết kế tốt có thể giảm tối thiểu

Bộ nhớ và CPU

Đồi hỏi thêm các đặc trưng như split horizontal

Được xác định trong giao thức

Hạn chế vòng lặp

Chậm, chủ yếu do hạn chế vòng lặp

Nhanh

Độ hội tụ

Vecto khoảng cách Trạng thái kết nối

Đặc trưng

EIGRP - IGRP - OSPF

YES NO

NO Theo chuẩn chung

NO YES

NO Yêu cầu đặc biệt hạn chế vòng lặp vecto

khoảng cách

NO YES

NO Gửi đầy đủ thông tin định tuyến trên tất

cả các vòng cạp nhật định tuyến

NO YES

YES

Sử dụng chi phí dựa trên băng thông và

trễ bằng mặc định

YES NO

YES

Độ hội tụ nhanh

YES NO

YES Xây dựng một vài dạng bảng topo để

thêm vào các định tuyến trong bảng định

tuyến

YES NO

YES Phát hiện ra hàng xóm trước khi trao đổi

thông tin

OSPF IGRP

EIGRP Đặc trưng

Cấu hình OSPF Cấu hình OSPF

Enale OSPF

Rtr (config) # router ospf process - id

• process-id: 1 - 65,535

• Đặc trưng của Cisco là cho phép hoạt động phức tạp, khác

với quá trình định tuyến OSPF trên cùng 1 router

• Process-id là địa chỉ vùng quan trọng, và không có cùng số

trên các router khác

• Nó khác với process-id sử dụng cho IGRP và EIGRP, phải

có cùng số trên tất cả các router chia sẻ thông tin định tuyến

Lệnh “network”

Rtr (config) # router ospf process-id

Rtr (config-router) # network address wildcard-mask area area-id

• Nói đến OSPF là nói đến giao diện mà cho phép OSPF hoạt động (gửi và

nhận các cập nhật), kết nối địa chỉ và wildcard mask.

• OSPF bao gồm lệnh “network” trong cập nhật của nó

• Wildcard là cần thiết vì OSPF hỗ trợ CIDR và VLSM (giao thức định tuyến

không phân lớp).

• Hầu hết thời gian bạn có thể chỉ sử dụng một inverse-mask (như các

access-list) như network wildcard mask.

Rtr (config-if) # ip address 10.5.1.1 255.255.255.0

Rtr (config) # router ospf 10

Rtr (config-router) #network 10.5.1.0 0.0.0.255 area 0

Lệnh “passive-interface”

Rtr (config-router) # passive-interface [default]

interface

• Ko cho phép việc gửi cập nhật định tuyến trên giao diện

• Cập nhật từ những router khác trên giao diện đó vẫn tiếp

tục nhận và được xử lý

• Subnet riêng biệt sẽ tiếp tục được thông báo tới các giao

diện khác

Rtr (config-router) # passive-interface E0

Rtr (config-router) # passive-interface default

Cấu hình một địa chỉ

Loopback

Rtr (config) # interface loopback 0

Rtr (config-if) # ip add 10.1.1.1 255.255.255.0

• Tự động là “up” và “up”

• Rất có ích trong việc cài đặt các Router ID khi chúng không bao giờ

giảm xuống.

• Router ID được sử dụng để nhận dạng các router trong cùng một

mạng OSPF

- Địa chỉ IP được cấu hình với lệnh Router-ID

- Địa chỉ loopback cao nhất.

- Địa chỉ IP linh động cao nhất.

• Quan trọng cho việc lựa chọn DR/BDR nếu ko sử dụng lệnh IP OSPF

ưu tiên ( slide sau ).

• Rất có ích trọng việc cấu hình mạng ảo mà bạn có thể ping và định

tuyến như thể chúng đã là những attached network.

Lựa chọn DR/BDR

• Router với Router ID cao nhất được lựa chọn DR, tiếp đó là BDR.

• Không như những lựa chọn khác, lựa chọn này có thể được trang bị

• Rtr (config) # interface fastethernet 0

• Rtr (config-if) # ip ospf priority <0-255>

• Quyền ưu tiên cao hơn trở thành

DR/BDR

• Mặc định = 1

• Không đủ tiêu chuẩn để trở thành

DR/BDR = 0

Băng thông tham chiếu của

OSPF

(config-if) # ip ospf cost x

• Thiết lập cost OSPF kết hợp với giao diện

(config-if) # bandwidth kbps

• Thiết lập băng thông giao diện, từ những thiết bị OSPF mà

giá thành của nó dựa trên công thức 108/ bandwidth

(config-router) # auto-cost reference-bandwidth Mbps

• Thay đổi băng thông tham chiếu, mà là giá trị trong phần

tử số trong công thức trên