Nghiên cứu các giao thức định tuyến và cấu hình giao thức OSPF

Trương Ngọc Bảo Việc các router có được thông tin về tất cả các đường mạng trong hệ thống và từ đó xây dựng nên bảng định tuyến là nhờ thông qua người quản trị cấu hình một cách thủ cô

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸTHUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

KHOA :ĐIỆN -ĐIỆN TỬ NGÀNH : ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

FERRE

NGUYEN MINH HUNG

104101019

NGHIÊN CUU CAC GIAO THUC ĐỊNH TUYẾN

VÀ CẤU HINH GIAO THUC OSPF

CHUYÊN NGÀNH : ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giáo viên hướng dẫn :-TẢ« Tnásns, Ngọ Baa

Giáo viên phản biện : -.«- -e.cser~rre

Trang 2

(Sinh viên phái đóng bản nhiệm vụ này: vào trang thứ nhất của đỏ án)

Ngành : Điện tử - Viễn thông Lớp :

1 Dau dé dé án tốt nghiệp:

NGHIÊN CỨU CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN VÀ

CÁU HÌNH GIAO THỨC OSPF

2 Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):

- Tìm hiểu về kỹ thuật định tuyến

- Nghiên cứu các giao thức định tuyến:

- Cấu hình giao thức OSPF

3 Ngày giao nhiệm vụ đồ án : 03/10/2008

4 Ngày hoàn thành đồán : 03/01/2009

1/ Ths Trương Ngọc Bảo 1/ Toàn bộ

Nội dung và yêu cầu của ĐATN đã được thông qua

Ngày tháng năm 2006

-P TRƯỞNG KHOA NGƯỜI HƯỚNG DÁN CHÍNH

(Ký và ghi rõ họ tên) (Kỹ và ghi rõ he tén)

Trang 3

BANG NHAN XET CUA GIAO VIEN HUONG DAN

Ho va tén sinh vién : Nguyễn Minh Hưng Lớp: 04DDT01

Giáo viên hướng dẫn : Ths Trương Ngọc Bảo

Tên đề tài :` NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐịNH TUYẾN VÀ CAU

HÌNH GIAO THUC OSPF

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn :

SN Ag IA 8 GA ATI END, itr

ó0 ti 9 Si 0 0 i0 00 0090190901419 800609609609 89.80991900 1919 84001 ĐÁ 9 i9 99/08: T0 00 101) BI SE 0006100168 10900900 990999 " _-Quện, ckc cÐÑ ipl Ae BR AR AS ten chin Been

CPi So NR che i SR AH hi SB

Sa

TP Hồ Chí Minh, Ngày 03 thang 01 nam 2009

Gido vién huéng dan

->?2=—

Ths Trương Ngọc Bảo

Trang 4

BANG NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN

Họ và tên sinhviên : Nguyễn Minh Hưng Lớp: 04DDT01

Giáo viên phản biện : Ths Truong Ngoc Bao

Tên đề tài : NGHIÊN CỨU GIAO THỨC ĐịNH TUYẾN VA CAU

HÌNH GIAO THỨC OSPF

Nhận xét của giáo viên phản biện :

TP Hồ Chí Minh, Ngày tháng 01 năm 2009

Giáo viên phản biện

Trang 5

Các giao thức định tuyến GVHD: Ths Truong Ngoc Bao

LOI CAM ON

Rog

Trai qua gan năm năm học tập tại trường Đại

Hoc Kỹ Thuật Công Nghệ ít nhiều đã để lại cho em

những kỷ niệm đẹp của thời sinh viên Đặc biệt là các

thây cô ở khoa Điện-Điện tử đã tận tâm truyền dat

cho ching em những kiến thức vô cùng quí báu cũng

nhự giúp đỡ trong quãng thời gian trên Qua đó

chúng em đã có được một nên tảng về chuyên môn

của ngành học mà mình chọn Nay em xin chân thành

gởi lời cảm ơn này đến tất cả các quí thấy cô trong

khoa Điện-Điện tử

Nhưng để hoàn thành được đô án tốt nghiệp

lần này, chúng em xin chân thành cảm ơn thay

Trương Ngọc Báo — người đã tận tụy hướng dẫn em

trong suốt quá trình làm luận văn

Cuối cùng xin cảm ơn bạn bè và người thân đã

hỗ trợ cho chúng em rất nhiễu trong khoảng thời

gian thực hiện luận văn

Trang 6

Các giao thức định tuyến GVHD: Ths Trương Ngọc Bảo

LỜI MỞ ĐẦU

Các hệ thống máy tính được đặt tại các trung tâm lớn và vẫn chưa được phô biến nhiều Cùng với thời gian nhu cầu sử dụng máy tinh tăng lên, máy tính cân được thu nhỏ lại và máy tính cá nhân (PC) xuất hiện „Việc hội nhập giữa máy tính

và kỹ thuật truyền tin đã có những ảnh hưởng sâu sắc đến phương pháp tổ chức các hệ thống máy tính Ngày nay khái niệm máy tính trung tâm đã lỗi thời và

được thay băng hệ thống nhiều máy tính liên kết với nhau Các hệ thống như vậy gọi là mạng máy tính Việc thiết kế và tổ chức các mạng này là chủ đề khá quan trọng trong công nghệ thông tin

Trước đây các hệ thống mạng vẫn chưa được phô biến vì tốc độ truyền tương

đối thấp, chỉ phí cho việc thi công và bảo dưỡng rất cao nhưng với sự ra đời của

các kỹ thuật định tuyến Rip, EIGRP và OSPF , voi khả năng định tuyến tốt, bảo mật cao, làm cho việc triển khai các hệ thống mạng trở nên dễ dàng hơn với chỉ phí thấp hơn, việc quản lý và bảo trì cũng thuận tiện hơn so với trước đây

Chính vì vậy trong đề tài nghiên cứu này tôi xin giới thiệu một số vấn đề về mạng và hệ thống mạng cụ thể là các vấn đề về kỹ thuật định tuyến và một số giao thức định tuyến được sử dụng trong hệ thống mạng

Đề tài gồm 2 phần:

s4 Cơ sở lý thuyết về định tuyến

4 Thiết kế và mô phỏng hệ thống mạng sử dụng giao thức OSPF

SVTH: Nguyễn Minh Hưng

Trang 7

Các giao thức định tuyến I GVHD: Ths Truong Ngoc Bao

Pe ee

LOI MO DAU

MUC LUC

CHUONG I: TONG QUAN VE DINH TUYEN

1.1 Khái niệm định tuyến 5+7 ct te ket me 5 1.2 Định tuyến tĩnh và định tuyến động -¿-©cs<cserrrrrrrrrrirrrierrrre 7

1.3 Định tuyến có phân lớp và định tuyến không lớp - -cxsesrxserree 9 1.4 Giao thức định tuyến vectơ khoảng cách -cserserserree 15

1.5 Giao thức định tuyến trạng thái đường liên kẾt -: -e+ 23

1.6 So sánh giữa giao thức vector khoảng cách và trạng thái đường liên kết 36

1.7 Phân loại các giao thức định tuyến ¬— 37

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN RIP

2.1 Khảo sát Rip VÌL s- Ă Set 141811011 21 tt ng nh H000 091 r4 39

3.5 Qúa trình bầu chọn DR và BDR -svinirerrrrriirrirrrrrriiieirrrre 59

3.6 Cổng giao tiếp OSPF .seccscescssessssessssessesesecseccensessseessnsssuccssessaseesnesssecssneensensane 60

3.7 Các mối quan hệ lân cận trong OSPE cớ 65

3.8 Các loại đường trong OSPE «se ninh 68

Trang 8

Các giao thức định tuyến 2 GVHD: Ths Trương Ngọc Bảo

Hướng phát triển đề tài +- 2+ tt 212121121 1.1.1.1 110

Tài liệu tham khảo . - 5< - + HH HH HH H044 001011411 m 9kg 111

a

SVTH: Nguyén Minh Hung

Trang 9

Các giao thức định tuyến 3 GVHD: Ths Truong Ngọc Bảo

THUAT NGU VIET TAT

RIP Routing Information Protocol

IGRP Interior Gateway Routing Protocol

EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol

OSPF Open Shortest Path First

IS-IS Intermediate System - Intermediate System

BGP Gorder Gateway Protocol

IP Internet Protocol

IPX Internetwork Packet Exchange

WAN Wide Area Network

CPU Center Processor Unit

VLSM Variable Lenght Subnet Mask

CSMA / CDV Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection

LSA Link State Advertisement

IS-IS The IOS ‘s Intermediate System to Intermediate System

NLSP Novell’s NetWare Link Services Protocol

SPF Shortest Path First

LSU Link State Update

EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol

PDM Protocol Depend Module

RTP Reliable Transport Protocol

RIPvl Routing Information Protocol Version 1

RIPv2 Routing Information Protocol Version 2

IGRP Interior Getway Routing Protocol

RIPng Routing Information Protocol next generation

BGP Border Getway Protocol

XNS Xerox Network Systems

RFC Request for Comment

a

Trang 10

BDR Backup Designated Router

NBMA Non-broadcast Multi-access

eee

Trang 12

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE DINH TUYẾN

1.1 Khai niém dinh tuyén

Dinh tuyén đơn giản là việc làm của một thiết bị hay một hệ thống thực hiện chuyển một yêu cầu từ một nơi này đến một khác theo một số các thủ tục nhất định nào đó Như trong hệ thống bưu chính đó chính là việc hệ thống này sẽ nhận một yêu cầu (gửi một lá thư hay một gói hàng hóa) từ một người này chuyên đến một người khác, hay trong tổng đài điện thoại đó là việc thiết lập kết noi giữa hai thuê bao, còn trong mạng máy tính thì đó là việc router nhận yêu cầu trao đổi đữ

liệu từ một máy tính thuộc mạng này đến một máy tính thuộc mạng khác

Cụ thể hơn, định tuyến trong mạng máy tính là việc làm của một thiết bị (lớp

3, như router) nhận một gói tin từ một thiết bị (nhu host hay router) thuộc một mạng này và gửi nó xuyên suốt qua hệ thống mạng đến một thiết bị (như host hay router) thuộc một mạng khác Trong đó, địa chỉ mạng của thiết bị được dùng để chuyển gói tin thông qua các mạng đề đến đích

Đề làm được điêu đó, router cân phải có những điêu kiện sau đây :

“ Tìm ra đường đi ngắn nhất để chuyển gói tin hiệu qua nhất

> Duy tri va cap nhat thong tin dinh tuyến mới ứng với sự thay đổi của

hệ thông mạng

Để thực hiện được những điều đó router cần có một bộ các thủ tục hướng dẫn nó hoạt động được gọi là giao thức định tuyến Giao thức định tuyến là tập các qui tắc mà các router tham gia vào giao thức này phải tuân theo dé có thể trao đổi thông tin định tuyến cho nhau Mục đích của giao thức định tuyến là xây dựng và bao trì bảng định tuyến trên các router

Bảng định tuyến (Routing Table) là bảng chứa tat cả những đường đi tốt nhất đến một đích nào đó tính từ router Khi cấn chuyên tiếp một gói tin, router sẽ xem

địa chỉ đích của gói tin đó, sau đó tra vào bảng định tuyến và chuyển gói tin đi

theo đường tương ứng tìm được có trong bảng

ETS

Trang 13

Việc các router có được thông tin về tất cả các đường mạng trong hệ thống

và từ đó xây dựng nên bảng định tuyến là nhờ thông qua người quản trị cấu hình một cách thủ công - Static Routing hay thông qua các giao thức định tuyến động — Dynamic Routing

_ Trong dinh tuyến có 2 khái niệm cần phải phân biệt rõ đó là : giao thức định tuyển và giao thức được định tuyên :

1 Giao thức định tuyến (Routing Protocol) là giao thức được các router sử

dụng để trao đổi, chia sẻ thông tin định tuyến cho nhau Từ đó, mỗi router

có thể xây dựng, cập nhật và duy trì bảng định tuyến của mình Một số các

giao thức định tuyến phổ biến :

$

% e RIP (Routing Information Protocol)

+, +

* IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)

0 % EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)

% % OSPF (Open Shortest Path First)

i? IS-IS (Intermediate System - Intermediate System)

, ~ BGP (Gorder Gateway Protocol)

2 Giao thức được định tuyến (Routed Protocol) : là những giao thức được sử dụng để định hướng dữ liệu của người dùng Một giao thức được định tuyến sẽ cung cap đây đủ thông tin vệ địa chỉ lớp mạng đề gói tin có thể đi

từ host này đến host khác dựa trên cấu trúc địa chỉ đó Một số giao thức được định tuyến phê biến

Bảng định tuyến (Routing Table) của router được xây dựng một cách thủ

công bởi người quản trị, cụ thể là người quản trị sẽ cấu hình để chỉ rõ đường đi đến từng được mạng đích vào bảng định tuyến của router

a

Trang 14

+

Nguoi quan tri co thể chủ động can thiệp vào quá trình định tuyến của router sao cho phù hợp nhất với yêu cầu và mục đích

hiện tại của hệ thống mạng

Các router không phải duy trì mỗi quan hệ láng giềng (neighbor) nên không cân phải gửi thông tin liên lạc cho nhau theo định kỳ

Do đó, không tiêu tốn băng thông đường truyền, đặc biệt hữu ích với những đường truyền băng thông thấp, giá trị cao như WAN Các router không phải liên tục theo dõi, phân tích để cập nhật và

tính toán lại đường đi tốt nhât đên các mạng đích môi khi mạng

có sự thay đối, do đó không tiêu tôn tài nguyên xử lý của CPU Người quản trị có thể cấu hình chỉ cho phép những mạng nào được định tuyến và những mạng nào không được định tuyến nên tăng khả năng bảo mật cho hệ thống mạng,

Nguoi quan tri phai nam that vitng vé kién trúc của toàn bộ hệ

thống Tạng mới có thé cau hình chính xác và tối ưu các đường

đi Điều này sẽ là vấn đề nếu hệ thống mạng ngày càng mở rộng Nếu mạng có bat ky sự thay đổi nào (dù là nhỏ) thì người quản trị cũng phải cấu hình lại một cách thủ công một phần hay toàn bộ các router hiện có trong hệ thống mạng, làm tốn nhiều thời gian

động Chính vì đặc điểm này mà định tuyến động có những ưu và khuyết điểm sau

Trang 15

s* Khi có bất kỳ sự thay đổi nào trong hệ thống mạng thì các router

tự động phát hiện, cập nhật và xây dựng lại bang định tuyến cho

phù hợp nên làm cho tốc độ hội tụ của mạng trở nên nhanh

chóng

Khuyết điểm:

“+ Cac router phải gửi các thông tin cho nhau theo định ky dé giữ trạng thái liên lạc, do đó tốn nhiều băng thông đường truyền và tài nguyên xử lý

s* Các router phải liên tục theo dõi, câp nhật thông tín định tuyến và tính toán lại đường đi nếu mạng có bất kỳ sự thay đổi nên tiêu tốn nhiều tài nguyên xử lý của CPU

có sự thay đối thường xuyên

Định tuyến tĩnh không có khả năng mở rộng cho hệ thống mạng còn định tuyến động thì ngược lại có thể mở rộng mạng đến quy mô rất lớn

Vậy, nếu nhìn một cách tổng quát thì định tuyến động có rất nhiều ưu điểm

hơn so với định tuyến tĩnh, nhất là về tốc độ hội tụ nhanh và khả năng mở rộng hệ

thống, đáp ứng hiệu quả nhu cầu phát triển của hệ thống mạng ngày càng lớn và phức tạp hiện nay Nhưng không phải lúc nào dùng định tuyến động cũng mang lại hiệu quả hơn so với định tuyến tĩnh Vì luôn nhớ răng trong hoạt động của mình, đinh tuyến động luôn phải gửi các gói tin liên lạc theo định kỳ cũng như luôn phải theo dõi, cập nhật thông tin mới nhất về kiến trúc mạng, đo đó làm tiêu tốn nhiều băng thông đường truyền và tài nguyên xử lý của CPU; ngoài ra vì các tuyến đường đều được xây dựng một cách tự động nên vấn đề quản trị, theo dõi các lỗi nêu có trở nên khó khăn hơn Do đó, đối với hệ thống mạng nhỏ đễ dàng quản trị

như với hệ thông mạng dạng Hub and Spoke thi dùng định tuyến tĩnh sẽ mang lại

eee

Trang 16

Các giao thức định tuyến 9 GVHD: Ths Tnrong Ngoc Bao

Hinh 1.1: Mang Hub and Spoke

M6 hinh mang dang Hub and Spoke 6 trén, trong đó khi có một spoke bị lỗi hay ngưng hoạt động thì nó chỉ ảnh hưởng riêng đến nhánh mạng mà nó kết nối

mà thôi, các nhánh khác không hề bị ảnh hưởng Khi đó, các router không cần phải tính lại đường đi đến các router khác hay đến các mạng khác do đó dùng định

tuyến tĩnh sẽ hiệu quả hơn

1.3.1 Định tuyến có phân lớp (Classful Routing):

Các giao thức định tuyến thuộc loại định tuyến có phân lớp sẽ không

gửi kèm mặt nạ mạng (mask address) cùng với địa chỉ của tuyên trong thông tin quảng bá

Vị dụ 1.1: Bảng định tuyến của router RI

R1#show ip route

Codes: C - connected, § - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP

D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area

N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2

E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2

| rrr reer ree ee reer eee —————————————_—=EEEE

Trang 17

i- IS-IS, su - IS-IS summary, LÍ - IS-IS level-1, L2 - 1S-IS level-2

ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route

o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

% Nếu trùng với ít nhất một đường mạng chính nào đó :

$ Nếu trùng với đường mạng kết nối trực tiếp với router thì router

sé lấy mặt nạ mạng được cấu hình cho đường mạng kết nối trực tiếp đó áp dụng vào địa chỉ đích của gói tin Từ đó, router biét được địa chỉ đích này thuộc mạng con nào và so sánh tiếp với các mạng con có trong bảng định tuyến :

% Nếu trùng với mạng con nào thi gói tin sẽ được chuyển đúng theo đường mạng con đó

4% Nếu không trùng thì router sẽ loại hủy bỏ gói tin hay chuyển đến đường mặc định (nêu có câu hình)

% Nếu trùng với đường mạng mà router không kết nối trực tiếp thì router sẽ lẫy mặt nạ mạng mặc định của phân lớp của địa

% chỉ đích đó áp dụng Sau đó, đơn giản là chuyển gói tin đến

router mà từ đó router này nhận được tuyến không kết nối trực

rer eer

Trang 18

Các giao thức định tuyến II GVHD: Ths Truong Ngoc Bao

tiếp này Router tiếp theo, khi nhận gói tin này sẽ xử lý theo trình

tự như trên

*Chú ý: với Cisco router, nếu có cầu hình tuyến mặc định ( 0.0.0.0 ) thi để router

có thể chuyển các gói tin mà có địa chỉ đích không có trùng với tuyến nào trong bảng định tuyến đến đường mặc định thì cần phải bật tính năng “ip classless” trên

roufer (mặc định từ Cisco FOS 12.0 trở lên thì tính năng này được bật)

Khi chwa bat “ip classless” Khi da bat “ip classless”

cận thuộc mạng khác đại diện cho các mạng cơn thuộc mạng chính đó chứ không

truyền chỉ tiết thông tin về các mạng con

-_>—=—ễnrnơờrnananannsaaass>a>ssaasaơơơơơờơờơờớơờơớơơơợơợơợơợớnggxễïnaaannsaơơn

Trang 19

Các giao thức định tuyến 12 GVHD: Ths Truong Ngoc Bao

10.97.13.192

Hình 1.3 : Sự tổng hợp tuyến được thực hiện ở router biên

Trong Hinh 1.3, router biên nằm ở giữa của hai đường mạng chính 10.0.0.0

và 192.168.115.0, trong mỗi đường mạng chính là một loại các mạng con tương ứng Theo hoạt động thông thường thì router biên sẽ gửi sẽ gửi 6 đường mạng con qua các router thuộc mạng 10.0.0.0 và ngược lại gửi 5Š mạng con qua các roufer thuộc mạng 192.168.115.0, nhưng với phương pháp tổng hợp thì router chỉ gửi

một thông tín mạng chính là 192.168.115.0 đến các router thuộc mạng 10.0.0.0 và ngược lại 10.0.0.0 đến các router thuộc mạng 192.168.1150

Rõ ràng, với kỹ thuật này sẽ giúp cho thông tin định tuyến truyền đi giữa các router trở nên ngăn gọn hơn cũng như là thông tin phải được lưu trữ trong bảng

định của các router sẽ ít hơn nên làm ít tốn tài nguyên bộ nhớ hơn Ví dụ 1.2 trình

bay bảng định tuyến của một router trong mạng 192.168.115.0, với chỉ có một entry 10.0.0.0 đại diện cho các mạng con thuộc mạng chính này

Ví dụ 1.2: Bảng định tuyến của một router trong mạng 192.168.115.0 với thông tin tông hợp tuyên

Trang 20

a

C 192.168.115.96 is directly connected, Ethernet0

C_ 192.168.115.128 ¡is directly connected, Serial0

R 192.168.115.192 [120/1] vía 192.168.115.99, 00:00:13, Ethernet0

R_ 192.168.115.224 [120/1] vía 192.168.115.130, 00:00:25, Serial0

Raleigh#

Nhưng kỹ thuật tổng hợp tuyến lại gặp phải vấn dé khi các mạng con được

bố trí khong lién tuc (discontiguous subnet) trong hé thống mạng, tức là các mạng con của cùng một mạng chính bị ngăn cách bởi một mạng khác Điều này sẽ được trình bày cụ thể ở mục “Định tuyến không phân lớp” ở phần sau

1.3.2 Định tuyến không phân lớp (Classless routing)

Các giao thức định tuyến thuộc loại định tuyến không phân lớp sẽ gửi kèm

mặt nạ mạng cùng với địa chỉ đường mạng trong thông tin quảng bá

Chính vì vậy mà giao thức định tuyến này hỗ trợ VLSM (Variable Length Subnet Mask) và CIDR (Classless Inter Domain Routing) Cũng có thể hỗ trợ hay khắc phục vấn đề các mạng con không liên tục (Discontiguous subnef) và cho phép cấu hình tổng hợp tuyến thủ công (Configured summary route)

Quá trình xây dựng bảng định tuyến của các router chạy giao thức thuộc loại định tuyến không phân lớp là rất đơn giản, các router chỉ việc ghi địa chỉ đường mạng cùng với mặt nạ mạng gửi kèm vào bảng định tuyến tương ứng với

môi mục mà thôi

Ví dụ 1.3: Mỗi entry là một địa chỉ đường mạng đi kèm với mặt nạ mạng tương ứng, làm cho việc định tuyên dễ dàng và chính xác hơn

San_Felipe#show ip route

Gateway of last resort is 172.19.35.1 to network 0.0.0.0

172.19.0.0/16 is variably subnetted, 10 subnets, 3 masks

172.19.35.204/30 is directly connected, Serial0

Trang 21

thuộc cùng mạng chính 172.28.0.0/16 có thể hoạt động trong cùng một hệ thống

chạy giao thức định tuyến không phân lớp Vì thông tin mặt nạ mạng của các mạng con này được gửi sẽ luôn đi kèm thông tin địa chỉ của tuyến, do đó các router sẽ dễ dàng phân biệt được các đường mạng này là khác nhau.Còn với giao thức định tuyến có phân lớp thì điều này là không được

Xét lại vấn đề tổng hợp tuyến với trường hợp các mạng con không liên tục như đã đề cập ở trên Giả sử có trường hợp mạng như sau :

20.2/24 172.16.10.0/24 172.16.20.0/24

oe — ——,

Hình 1.4: Mô hình mạng gồm các mạng con được bố trí không liên tục Mạng 172.16.10.0 /24 va 172.16.20.0 /24 la 2 đường mạng con có cùng địa chỉ mặt nạ mạng là /24 và thuộc cùng đường mạng chính 172.16.0.0 /16 Nhưng 2 SVTH: Nguyễn Minh Hưng

Trang 22

thuộc mạng chính 172.16.0.0 /16 được gọi là các mạng con được bộ trí không liên

tuc (Discontiguous subnet)

Cũng như định tuyến có phân lớp, định tuyến không phân lớp cũng có tính năng tông hợp tuyến ở các router biên Trong Hình l.4 trên, thay vì đường mạng 172.16.10.0 /24 sẽ được gửi từ Lab_A đến Lab_B và ngược lại mạng 172.16.20.0 /24 được gửi từ Lab_B đến Lab_A nhưng do tính năng tổng hợp tuyến, Lab_A sé giti dén Lab B duong mạng 172.16.0.0 và ngược lại Lab_B gửi đến Lab_A cũng đường mang 172.16.0.0 Khi dé, vi Lab_A va Lab_B đều đang kết nối với đường 172.16.0.0 nên thông tin đường mạng này đã có rồi trong bảng định tuyến của mỗi router, do dé khi nhận được các thông tin quảng bá này các router sẽ bỏ qua Kết quả, cả 2 router không thể nhận được thông tin định tuyến đúng của nhau và đương nhiên là không thể định tuyến cho các mạng con tương ứng Như vậy có thể nói tính năng tổng hợp tuyến trong trướng hợp này đã làm cho hoạt động định tuyến của các router không còn chính xác nữa

Vậy để cho mô hình mạng trên hoạt động đúng thì đơn giản chỉ cần tắt tính năng tông hợp tuyến tự động tại các router Lab A và Lab_B Trong Cisco router

hỗ trợ điều này băng lệnh : “no auto- -summary” Các router chạy giao thức định tuyến có phân lớp không được hỗ trợ tắt tính năng tổng hợp tuyến

1.4 Giao thức định tuyến vector khoảng cách :

1.4.1 Giới thiệu chung:

Các giao thức định tuyến hiện nay đều dựa vào một trong hai thuật toán : vector khoảng cách của R.E Bellman, L.R.Ford và D.R.Fulkerson và đường đi ngắn nhất của Dijkstra để tính toán đường đi đến mạng đích

Một cách tổng quát thì giao thức vector khoảng cách sẽ chọn đường đi (định tuyến) dựa vào hướng (Vector) mà thông tin từ đó nhận được và khoảng cach (Distance) tir router này đến mạng đích Còn giao thức trạng thái đường liên kết thì chọn đường đi ngắn nhất dựa vào chi phí nhỏ nhất thông qua việc tính toán dựa trên trang thái đường truyền (link state) của toàn hệ thống

Nếu dựa theo 2 thuật toán này thì các giao thức định tuyến động hiện này

có thể được phân loại thành 3 loại : giao thức định tuyến vector khoảng (Distance Vector), giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết (Link State) và giao thức định tuyến lai tạp (Hybrid)

1.4.2 Cơ bản về thuật toán vector khoảng cách:

rn

Trang 23

Thuat toan Distance Vector la rat don gian, mỗi router sẽ phải duy trì một bảng định tuyến, trong đó chứa danh sách tất cả các tuyến đường mà router biết được bằng cách học từ các router khác trong mạng thông qua việc trao đổi thông tin định tuyến

Khi bật giao thức định tuyến, router khởi động bảng định tuyến của nó, trong đó trước tiên sẽ chứa các mục (entry) là các mạng mà đang kết nối trực tiếp Theo định kỳ, mỗi router trong hệ thống mạng sẽ gửi đi một bản sao toàn bộ bảng định tuyến đến các router lận cận Khi nhận được thông tin định tuyến, roufer sẽ kiểm tra lần lượt các entry trong thông tin đó, nếu có entry mới hay entry đã biết nhưng với khoảng cách đến đích ngắn hơn hay entry đã biết mà có sự thay đổi thì router sẽ thêm hay thay thế entry đó trong bảng định tuyến Những entry còn lại trong thông tin nhận được router sẽ bỏ di

Khi cập nhật bất kỳ thông tin nào từ router lân cận gửi đến thì router luôn tăng chỉ số khoảng cách (Distance) lên 1 đơn vị hay cộng giá trị metric của chính

mình vào tuyến đó cùng với ghi nhận địa chỉ trạm kế (next hop) là địa chỉ của

router mà từ đó nhận được thông tin này

1.4.3 Quá trình trao đỗi thông tin định tuyến giữa các router:

Hình 1.5: diễn tả quá trình trao đổi thông tin định tuyến của các router dùng thuật toán vector khoảng cách Trong mô hình này chi phí (cost hay metric) được dùng là số lượng trạm (hop count - được dùng bởi RIP) Các khoảng thời gian tị,

tạ, tạ đều bằng nhau và đều bằng khoảng cập nhật theo chu kỳ (Periodic Update)

Qua trinh cap nhat thong tin cia cac router

Trang 24

ln ———————

cia tat ca cdc router dau tiên sẽ chứa thông tin của những mạng kết nối trực tiếp

Vì là các mạng kết nối trực tiếp nên không có thông tin trạm kế (next hop) kèm theo và số trạm (hop count) đương nhiên là bằng 0 Sau đó, mỗi router sẽ độc lập quảng bá một bản sao toàn bộ bảng định tuyến của mình cho các router lân cận Trong khoảng thời gian t¡: những thông tin cập nhật đầu tiên được nhận và

xử lý bới các router từ các router lan cận Khi đó, đối với mỗi đường mạng trong thông tin nhận được, router sẽ tăng giá tri số trạm lên | don vi va dia chỉ trạm kế là địa chỉ IP của router đã phát thông tin này VÍ dụ, xét router A, khi nhận được thông tin định tuyén tir router B, thì nó sẽ tăng gia trị số trạm của đường mạng l0 10.2.0.0 và 10.3.0.0 lên thành 1 và địa chỉ trạm kế là router B Sau đó, đối với mỗi đường mạng router sẽ lần lượt so sánh với các đường mạng hiện có trong bảng định tuyến của nó và thực hiện thay thế, thêm hay sửa những đường mạng cân

thiết Ví dụ với router A, nó thấy đường mạng 10.2.0.0 có số trạm là 0 nhỏ hơn

thông tin nhận được từ router B là 1, nó sẽ loại bỏ thông tin nay; con với đường mạng 10.3.0.0 thì thấy rằng đường này chưa có trong bảng định tuyến nên nó ghi vào với số trạm là 1 và địa chỉ trạm kế (địa chỉ IP của router B) Các router khác thực hiện tương tự như router A Sau khi thực hiện xong lần cập nhật thông tin thứ nhất nội dụng bảng định tuyến của các router như trong hình trên tại thời điểm tị Tương tự, với khoảng thời gian 12 Cuối cùng, ta thấy mỗi router đều biết về tất cả các đường mạng trong hệ thống cùng với số trạm (khoảng cách) và địa chỉ trạm kế (vector) tương ứng, khi đó ta nói mạng đã hội tụ (Convergence)

1.4.2.4 Một số tính chất cơ bản của giao thức định tuyến vector

khoảng cách:

Quyết định đường đi tốt nhất dựa vào metric thấp nhất (metric có thể là số

tram (hop count) voi RIP hay metric tổng hợp (composite metric) vi IGRP) Theo định kỳ, các router sẽ phải gửi một bản sao bảng định tuyến của mình cho các router lân cận cập nhật Thời gian định kỳ này được gọi la Periodic Update, và

có giá trị khác nhau tùy vào từng giao thức định tuyến như 10s với Apple Talk’s RTMP và 90s với Cisco'IGRP hay 30s với Cisco’s RIP Thong tin định tuyến được gửi theo chu kỳ sẽ được gửi theo hình thức quảng bá, tức địa chỉ đích (Distination Address) của gói tin này là 255.255.255.255

Ta thấy rằng các router biết về một mạng ở xa (remote network) nào đó là

nhờ thông tin được cung cấp từ các router lan can (next hop), sau đó chỉ đơn giản

là cộng dồn metric cùng với việc ghi nhận hướng để chuyển gói tin đi đến mạng đích đó, mà hoàn toàn không biết chính xác vê vị trí và trạng thái của đường mạng này Cách học thông tin định tuyến như vậy thường gọi là phương pháp “Router

by Router” hay thường dùng hơn đó là “Routing by Romor”

—szaaazợ‹zơơ-‹-xXơxơờơờợ-ơơơợớợẵẳẵnsễzzơờớờợờợớợớợơờơờơờợơnớợơơơơờơơngsnnaaaanaaaaananrrnraem

Trang 25

Các giao thức định tuyến 18 GVHD: Ths Tnrong Ngoc Bao

Khi mạng có bat ky su thay đổi (link bị đứt, router ngưng hoạt động hay

router mới thêm vào) thì router phát hiện đầu tiên sẽ cập nhật thông tin này vào bảng định tuyến, rồi mới gửi thông tin mới đó cho các lân cận cập nhật theo chu

ky (Periodic) hay tức thì (Trigger) Tương tự, các router khi nhận được thông tin mới này, cũng hoàn chỉnh bảng định tuyến của mình với thông tin mới đó trước

khi truyền cho cac router lan can tiép theo cap nhat

1.4.2.5 Một số vẫn đề và giải pháp trong giao thức định tuyến vector khoảng cách :

(1) Router ngưng hoạt déng (Router Down) — Thoi gian hết giá trị của một

tuyén (Route Invalidation Timers)

Thông thường Route Invalidation Timer có giá trị bằng 3 đến 6 lần chu kỳ cập nhật và có thể được cầu hình, nhưng việc thiết lập giá trị này quá ngăn hay quá đài đều là không tốt Giá trị này mặc định với RIP là 180 giây, IGRP là 270 giây (2) Khoảng cách vô hạn (Administrative Distance Infinity) - Split Horizon Simple Split Horizon : khi mét router nhận được thông tin cua mot router khác trên một interface thì nó sẽ không được quảng bá ngược trở lai interface do

Split Horizon Rule for 10.4.0.0 R1 only advertises 10.1.0.0 to R2 R3 only advertises 10.4.0.0 to R2

Hình 1.6: Router C gửi thông tin cập nhật cho các router lân cận với luật

Simple Split Horizon

Split Horizon with Poison Reverse : quy dinh cho phép router gửi thông tin định tuyến ra từ một cổng nào đó vẫn được chứa các thông tin định tuyến mà nhận được từ công đó nhưng những thông tin này phải được đánh dấu là “Unreachable”

Trang 26

Hình 1.7: Router C gửi thông tin cập nhật cho các router lân cận với luật

Split Horizon with Poison Reverse:

(3) Dém vô hạn (Couting to Infinity) — Sé tram téi da (Maximum Hop Count)

19.4.0.0 không cập nhật được với metric 16

10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 10.4.0.0

Network | Interface 10.1.0.0 Fa0:0 10.2.0.0 S0:0:0 10.3.0.0 S0:0:0 10.4.0.0 S0/0/0

Network | Interface | Hop

10.3.0.0 $0/0/1 0 104.00] SOMA | 16 10.2.0.0 S0/0/1 1 10.1.0.0 S0/0:1 2

Hình 1.8: Lặp vòng định tuyến trong toàn mạng

Trang 27

Xét Hình 1.8: giả sử đường mạng 10.4.0.0 bị hỏng, router R3 sẽ phát hiện

và gửi cập nhật cho router R2 và lưu ý lúc này router R1 chưa nhận được thông tin về đường mạng 10.4.0.0 bị hỏng Và giả sử chu kỳ cập nhật của router R1 đến trước chu kỳ cập nhật của router R2, router RI sẽ gửi thông tin về đường mạng 10.4.0.0 hiện có vẫn là Reachable đến Router R2, khi đó router R2 sẽ ngay lập tức ghi nhận thông tin này như là một tuyến tốt hơn đến đường mạng 10.4.0.0, với số

Hình 1.9: Router khởi động bộ thời gian chờ khi chưa nhận được tin Một phương pháp khác để khắc phục vấn đề đếm vô hạn đã được đề cập ở trên là dùng bộ thời gian chờ (Holddown Timer) Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là khi router nhận được thông tin về một đường mạng nào đó là không

thế tiến đến hay với chỉ phí lớn hơn, thì router bật một bộ thời gian chờ được gọi

là Holddown Timer cho tuyến đó hay lúc đó còn gọi là đưa tuyến này vào trạng Thái chờ (Holddown State) Khi tuyến trong trạng thái này, nêu nhận được thông tin mới về tuyến này với chỉ phí tốt hơn thì router sẽ øỡ bỏ ngay Holddown Timer, đồng thời ghi thông tin mới này vào bảng định tuyến, nếu không thì router sẽ bỏ qua các thông tin mới nhận được và Holddown Timer vẫn tiếp tục đếm Và đến khi thời gian này hết hạn thì router mới bắt đầu cập nhật lại thông tin mới cho tuyến này

Trang 28

(5) Cap nhật tức thì (Trigger Ủpdate)

Trigger eit Mpatates

Hinh 1.10: Router géi thing tin tức thì khi được bat trigger update Trong hoạt động của giao thức vector khoảng cách, như đã xét từ đầu đến giờ, khi hệ thống mạng có bất kỳ sự thay đổi nào thì sau khi router đã cập nhật xong rồi cũng phải chờ đến khi chu kỳ cập nhật mới được gửi thông tin cập nhật cho các router lân cận, và tương tự thì các router lận cận cũng phải chờ đến khi chu kỳ cập nhật mới được gửi thông tin cập nhật đó cho các router lân cận tiếp theo điều này làm cho tốc độ hội tụ của mạng chậm đi và cũng là nguyên nhân của những lỗi định tuyến đã phân tích ở trên

Do đó, để cải thiện tình trạng này, các giao thức vector khoảng cách có dùng thêm kỹ thuật được gọi là cập nhật tức thì (Trigger Update hay còn được gọi

là Flash Updates) Trigger update được gởi ra ngoài khi interface có sự thay đỗi

,các router khác không đi tới được hợäc khi có một roufer mới được thêm vào

bảng định tuyến

Một điều lưu ý là cập nhật tức thì và cập nhật chu kỳ là hoàn toàn độc lập

nhau Cập nhật tức thì xuất hiện bất cứ khi nào router phát hiện có sự thay đôi

trong mạng, trong khi đó cập nhật chu kỳ thì đều đặn sau một khoảng thời gian nhất định router phải gửi một bản sao bảng định tuyến của mình cho các router lân cận cho dù mạng có sự thay đổi hay không Và cho dù trong khoảng thời gian cập nhật chu kỳ có xuất hiện bao nhiêu lần cập nhật tức thì đi nữa thì khi đến chu kỳ cập nhật routter cũng vẫn phải gửi đi một bản sao bảng định tuyến của mình cho

các router lân cận

(6) Đồng bộ và không đồng bộ trong hệ thống mạng:

Trong mạng quảng bá Ethernet, các router không được phép truyền quảng bá

vào cùng một thời điểm, bởi vì như vậy thì sẽ gây ra đụng độ và phương pháp tránh đụng độ CSMA / CD được dùng để giải quyết vấn để này Ngoài ra trong

Trang 29

$ Phương pháp thiết lập một khoảng thời gian ngẫu nhiên nhỏ bất

ky (hay được gọi là timing jitter) cộng vào môi chu ky cấp nhật như là một offset thời gian

Phương pháp thứ hai được dùng trong các giao thức định tuyến vector khoảng cách hiện nay

Trong thực tế, để phương pháp định tuyến vector khoảng cách hoạt động tối

ưu thì thường thì phải sử dụng kết hợp đồng thời nhiều phương pháp đã trình bày

s* Ngoài việc lưu trữ bảng định tuyến thì router không phải lưu trữ thêm bắt kỳ thông tin nào khác để phục vụ cho việc định tuyến cả nên không phải tốn nhiều tài nguyên lưu trữ

Trang 30

biệt, nói cách khác là chỉ phí đâu tư là ít tôn kém

Khuyết điểm: _ Bảng định tuyến được xây dựng bằng phương pháp “rumor”

do đó đề bị sai và dân tới định tuyên sai

s* Một bản sao của bảng định tuyến được gửi theo chu kỳ, cho dù

có hay không sự thay đổi của hệ thống mạng làm cho băng thông đường truyền bị chiếm dụng một cách dang ké

s* Các router khéng hé biết được chỉ tiết toàn bộ kiến trúc của hệ

thông mạng, mà chỉ biết cục bộ về các đường mạng kết nôi trực tiêp mà thôi

s* Tốc độ hội tụ của giao thức định tuyến vector khoảng cách là khá

chậm, cho dù có dùng phương pháp cập nhật tức thì

s* Dễ xảy ra lặp vòng định tuyến (loop routing)

Cũng chính các khuyết điểm trên mà giao thức này không có khả năng mở rộng leo thang (scalability) hệ thông mạng

1.5 Giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết :

1.5.1 Giới thiệu:

Các giao thức định tuyến thuộc loại trạng thái đường liên kết hoạt động dựa

trên sự thu thập thông tin trạng thái đường liên kết của các đường mạng trong hệ thống mạng từ các router khác, các thông tin này được lưu vào bảng cơ sở dữ liệu kiến trúc mạng (Topology Database hay còn gọi là Link State Database) của từng router Sau đó, mỗi router sẽ độc lập tính toán đường đi tốt nhất đến mỗi mạng đích bằng thuật toán Dijkstra (hay còn gọi là thuật toán SPF - Shortest Path First)

với dữ liệu chính là nội dung của bảng kiến trúc mạng

_ 1.5.2 Một số đặc điểm của giao thức định tuyến trạng thái đường liên

ket:

Giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết sử dụng thuật toán SPF để

xây dựng bảng định tuyến của mỗi router Về cơ bản, thuật toán SPF yêu cầu mỗi router tham gia phải có một bảng thông tin đầy đủ về cấu trúc của hệ thống, điều này có thể đạt được thông qua giao thức Hello và trao đổi các gói tin LSA (Link State Advertisement) chứa trạng thái đường liên kết Các trạng thái đường liên kết này được lưu vào bảng cơ sở dữ liệu kiến trúc (Topology Database) của mỗi

Trang 31

a

router, đây chính là bản đồ đầy đủ cho phép các router có thể biết về kiến trúc của

toàn bộ hệ thông mạng hiện tại

Thay vì mỗi router phải gửi toàn bộ bảng định tuyến cho nhau để cập nhật thông tin dẫn đến dễ xảy ra lặp vòng định tuyến cũng như là chiếm dụng nhiều băng thông đường truyền, thì với định tuyến trạng thía đường liên kết chỉ yêu cầu mỗi router thực hiện 3 bước cơ bản để truyền thông tin cho nhau và xây dựng bảng định tuyến của mình :

s* Trước hết, mỗi router phải chủ động kiểm tra và thu thập trạng thái của tất cả các router lận cận cũng như đường liên kết đến các router dé

o Thứ hai, mỗi router nhân bản các thông tin thu thập được gửi đến tất cả các router khác trong hệ thống mạng bằng phương pháp lan truyền (Flooding) để thông báo cho các router khác trong mạng

về trạng thái các đường liên kết này Mỗi router nhận các thông tin này sẽ lưu vào cơ sở dữ liệu kiến trúc

6 $% Thứ ba, sau khi có đầy đủ trạng thái đường liên kết thì mỗi router

sẽ độc lập chạy thuật toán SPF để tính toán đường đi ngắn nhất đến các mạng đích

Để kiểm tra trạng thái, mỗi router theo định kỳ sẽ gửi một thông điệp đến router lân cận, gói tin Hello

Khi kiến trúc mạng có bất kỳ sự thay đổi nào thì ngay lập tức (trigger) router sẽ gửi thông tin cập nhật cho tất cả các router trong mạng bằng phương pháp flooding Sau đó, môi router trong mạng sẽ tự tính lại đường đi tốt nhất ứng với kiến trúc mạng đã thay đổi

Gói tin LSA chứa trạng thái đường liên kết được truyền từ mỗi router đến tất cả các router khác trong hệ thống mạng thông qua phương pháp Flooding Phương pháp Flooding về cơ bản là, router sẽ truyền gói tin LSA đến tất cả router lân cận Sau khi nhận, các router lân cận sẽ nhân bản gói tin này, trong đỏ nó sẽ giữ lại một bản, còn bản kia sẽ được truyền tiếp cho các router lân cận khác và cứ thế gói tin LSA này sẽ được truyền đến tất cả các router trong mang

Mỗi router có một sơ đồ dày đủ về kiến trúc hệ thông mạng hiện tại Do đó,

rât dễ dàng và nhanh chóng trong việc cập nhật cũng như là hội tụ trở lại

Các router Link State sử dụng thông số cost (chủ yếu tính từ băng thông đường truyền) dùng làm chỉ phí để tính toán và lựa chọn đường đi tốt nhất

Một số giao thức định tuyến thuộc loại trạng thái đường liên kết:

Trang 32

“+ Open Shortest Path First (OSPF) for IP

“* The IOS ‘s Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) for CLNS and IP

%* DEC’s DNA Phase V

“* Novell’s NetWare Link Services Protocol (NLSP)

1.5.3 Hoạt động chỉ tiết của giao thức trạng thái đường liên kết:

(1) Kham pha Neighbor (Discovery Neighbor)

Neighbor Discovery—Hello packets

iced esti pe Neighbor Discovery—Hello packets

Sau khi bật giao thức, việc đầu tiên là các router phải thực hiện khám phá

lắng giêng (neighbor) của mình Thực chất của việc này là tìm những router dang kết nối trực tiếp và chạy cùng giao thức với mình Các router thực hiện quá trình khám phá láng giềng băng cách gửi các gói tin Hello dén cac router dang kết nối trực tiếp Hai router cùng thỏa thuận với nhau một số thông số nhất định thông qua các gói tin Hello sẽ trở thành láng giềng của nhau Khi đó, ta gọi các router này có mỗi quan hệ láng giềng (Neighbor Relationship)

Việc gửi các gói Hello sẽ phải tuân theo giao thức Hello và từng loại giao thức khác cũng như là tùy vào từng loại mạng khác nhau mà gói tin Hello được truyền giữa các router theo là khác nhau Vì dụ đối giao thức IP OSPF, trong mạng quảng bá thì các gói tin Hello được gửi dưới dạng multicast; còn trong mạng NBMA thì lại gửi theo dia chi unicast dén timg router

Trang 33

(2) Thiết lap m6i quan hé than mat (Establish Adjacency)

Trước khi có bất kỳ thông tin định tuyến nào có thể được trao đổi, đòi hỏi

các router phải có mối quan hệ thân mật (Adjacency Relationship) nữa Nói cách khác, chí có những router có mỗi quan hệ thân mật thì mới có thể trao đổi thông tin định tuyến cho nhau

Để thiết lập mối quan hệ thân mật, trước tiên các router phải có mỗi quan

hệ láng giềng Những router có mỗi quan hệ láng giéng cũng sẽ dùng gói tin Hello

để thỏa thuận với nhau cùng dùng chung thêm một số thông số nhất định khác như

: Area ID, Hello Interval, Dead Interval, Authentication Va đặc biệt là các

router này phải có mối quan hệ truyền thông hai chiều (Bidirectional Communication) tức là trong gói tin Hello gửi cho nhau phải chứa thông số Router

ID của nhau

Việc thiệt lập mỗi quan hệ thân mật cụ thể còn phụ thuộc vào giao thức định tuyên

nào và còn phụ thuộc vào loại mạng trên đó các router liên hệ với nhau

3) Trao đỗi thông tin trạng thái đường liên kết

Sau khi mối quan hệ thân mật được thành lập, các router sẽ truyền các gói tin LSA (Link State Advertisemenf) trong đó chứa thông tin trạng thái đường liên kết của những đường mạng mà mình đang kết nối trực tiếp cho các router thân mật (Adjacency) của mình Khi nhận được mỗi gói tin này, các router thân mật sẽ lưu

lại một bản vào trong cơ sở dữ liệu kiến trúc của mình và một bản thì được ngay lập tức truyền tiếp cho các router thân mật tiếp theo Cứ như vậy gói tin LSA này

sẽ được truyền và được ghi nhận bởi tất cả các router trong hệ thống mạng Cách truyền thông tin định tuyến theo kiểu này như đã có đề cập ở trên được gọi là

Flooding

Tương tự các router khác cũng truyền thông tin trạng thái đường liên kết của mình cho các router trong hệ thông mạng Kết quả cuỗi cùng là mỗi router trong hệ thống mạng sẽ có đầy đủ thông tin trang thái đường liên kết của tất cả các đường mạng hiện có Và cũng chính vì điều này mà mỗi router đều có một sơ đồ

đầy đủ về kiến trúc toàn bộ hệ thống mang

Quá trình trao đối thông tin trạng thái đường liên kết cho nhau này giữa các

router con được gọi là quá trình đông bộ cơ sở dữ liệu (Database Synchronization)

(4) Tính toán đường đi tốt nhất

Sau khi xây dựng xong bảng cơ sở dữ liệu kiến trúc với đầy đủ thông tin trạng thái các đường link kết trong toàn hệ thông mạng, mỗi router sẽ độc lập chạy

Trang 34

của công truyền gói tin

Thuật toán SPF dùng dữ liệu có trong bảng kiến trúc và bảng láng giềng (Neighbor Database) để tính toán đường đi tốt nhất Trước tiên là thuật toán SPF

sẽ xây dựng cây đường đi ngắn nhất (SPF tree), đó là một sơ đồ hình cây chứa tất

cả các đường đi ngăn nhất đến các đường mạng trong hệ thống với router nảy làm gốc Sau khi xây dựng xong cây SPF thì những đường đi tốt nhất trong cây SPF sẽ được ghi vàobảng định tuyến để thực hiện định tuyến gói tin Khi tất cả các router trong mạng đã xây dựng xong bảng định tuyến thì tá nói lúc này mạng được hội tụ (5) Duy trì hoạt động giữa các router

Sau khi mạng đã được hội tụ, không giống như giao thức vector khoảng cách, cứ đến chu kỳ thì mỗi router phải gửi đi một bản sao của bảng định tuyến cho các router lân cận để duy trì hoạt động làm tốn băng thông đường truyền Để khắc phục điều này, giao thức trạng thái đường liên kết yêu cầu các router là để duy trì trạng thái hoạt động của nhau thì chúng chỉ cần gửi cho nhau theo chu kỳ một gói tin nhỏ, đó là gói tin Hello Như ta đã biết trong gói tin Hello không hề chứa một thông tin định tuyến nảo mà chỉ chứa những thông tin liên hệ giữa các Touter với mục đích thông bao cho các router khác vé sự tồn tại của mình

Khi nhận được một gói Hello từ router lân cận, router biết rằng router lân cận này vẫn hoạt động trên mạng, nó sẽ khởi động lại giá trị bộ thời gian Dead Interval đã thiết lập cho router này Nếu sau khoảng thời gian Dead Interval mà router vẫn chưa nhận được gói tin Hello nào từ router lân cận thì nó cho rằng router lân cận này đã ngưng hoạt động và là một trong những nguyên nhân làm cho router này phát gói tin cập nhật đến các router khác trong hệ thống mạng

(6) Cập nhật thông tin khi có sự thay đối trong hệ thống mạng

Khi phát hiện router lân cận không còn hoạt động nữa hay một đường mạng nào đó có một sự thay đổi thì lập tức router sẽ gửi thông tin về sự thay đổi này trong gói LSA (mà chính xác là gói LSU - Link State Update) đến tất cả các router trong mạng theo phương pháp flooding Và như ta đã biết cách gửi thông tin tức thì khi phát hiện sự thay đổi của mạng thì được gọi là Trigger Update Thông tin chứa trong gói cập nhật đương nhiên cũng chỉ là trạng thái đường liên kết Sau khi nhận được thông tin mới, môi router sẽ phải chạy thuật toán SPF để tính lại đường đi ngắn nhất ứng với những sự thay đổi này

-_———>>>>s„r-.-ẳaẳễ-ờợy Z“uzơờơợớïtx5“ï“zờợnnzanasasasasanaaaaan

Trang 35

1.5.4 trạng thái đường truyền theo phương pháp flooding

Ở mục trước, trong quá trình đồng bộ thông tin định tuyến của các router,

có đề cập đến quá trinh flooding Co bản đó là đầu tiên, router sé gỬI các gói tin

LSA cho các router thận mật của mình, khi nhận gói này, mỗi router thân mật sẽ

lưu lại một bản và truyền ngay một bản LSA (không sửa đổi bất kỳ thông tin gì) cho các router thân mật tiếp theo trừ router mà từ đó gói tin L5A được nhận Tương tự như vậy ở các router khác, kết quả cuối cùng là gói tin LSA này sẽ được truyền đến tat cd cdc router hién có trong hệ thống mạng một các nhanh chóng

Phương pháp này là một trong những ưu điểm lớn của giao thức trạng thái đường liên kết so với giao thức vector khoảng cách vì gói tin thông tin cập nhật được chuyển giữa các router gần như tức thì, trong khi với giao thức vector khoảng cách thì mỗi router thì phải mat một khoảng thời gian để hoán thành bang dinh tuyén voii thông tin mới rỗi mới truyền đến các router tiép theo dan đến tốc

độ hội tụ của mạng rất chậm cho dù có dùng kỹ thuật cập nhật tức thì

Nhưng trả giá cho lợi ích này thì hệ thống sẽ phải gặp nhiều vấn đẻ phức tạp khi xử lý và đây cũng là một trong nhưng nguyên nhân chiếm nhiều băng thông đường truyền khi hệ thống mạng ngày càng mởi rộng Vì vậy cùng với việc phát triển và ứng dụng phương pháp flooding thì cũng phải phát triển một số phương pháp khắc phục những rắc rối đi kèm với nó Hai kỹ thuật quan trọng và chủ yêu được dụng để khắc phục những vấn đề rắc rối của flooding là : đánh số tuần tự (Sequencing) và định tuổi (Aging)

1.5.5 Cơ sở dữ liệu kiến trúc mạng :

Cơ sở dữ liệu kiến trúc (Topological Database) còn được gọi là cơ so dtr

liệu trạng thái đường liên kết (Link State Database) là một bảng lưu trữ tất cả các thông tin trạng thái đường liên kết của tất cả các đường mạng trong hệ thống được các rouer thu thập thông qua qua trình trao đổi các gói tin LSA trong quá trình đồng bộ thông tin định tuyến Nội dung gói tin LSA có chứa nhiều thông tin, trong

đó có các thông số nhu Sequence Number, Age .dùng để quản lý quá trình Flooding, còn các thông tin như Router ID, thông tin vê các router láng giêng của router cùng với chi phí của những đường mạng đó dùng trong việc chọn đường đi tốt nhất và tất cả được ghi vào bảng kiến trúc mạng

Trang 37

“* Dua vào thuật toán Dijkstra

Khi bảng cơ sở đữ liệu kiến trúc mạng đã được xây dựng xong, mỗi router

sẽ bắt đầu quá trình tính toán đường đi tốt nhất đến tất cả các router cũng như đến tất cả các đường mạng trong hệ thống

Bộ thuật toán được ứng dụng trong tính toán của SPF được tìm ra bởi Edsger W.Dijkstra và nó xuất phát từ lý thuyết dé thị Trong đó, cá hệ thống mạng được xem như một đồ thị của các nodes (với node là router), và dé phân biệt được đường nào là ngắn, đường nào là đài thì thuật toán đòi hỏi mỗi đường liên kết phải được định nghĩa một chi phí (cos) Ở SPF không dùng thông số khoảng cách nữa

mà dùng một con số nguyên đại điện cho chỉ phí khi gửi packet ra mỗi cổng của router và số nguyên này được tính theo công thức 10”/BW trong đó BW là băng

Trang 38

Thuật toán Dijkstra được dùng để tính toán đường đi ngắn nhất theo đồ thị Căn bản nội dung thuật toán được định nghĩa bởi Dijkstra trong việc tính toán đường đi ngắn nhất có thể được điễn giải theo hoạt động của router ứng với một

cơ sở dữ liệu kiến trúc mạng hoàn chỉnh theo các bước sau :

s* Trước tiên router sẽ đưa chính mình vào cơ sở dữ liệu hình cây (Tree Database) với vai trò là gốc của cay (root) va chi phi cla đường liên kết này sẽ là 0

% Tất cả các entry (đường liên kết) trong bảng cơ sở dự liệu kiến trúc xuất phát từ root này đến các neighbor sẽ được đưa vào bảng

cơ sở dữ liệu ứng cử (Candidate Database)

% Tại cơ sở dữ liệu này, chỉ phí từ root đến mỗi láng giềng được tính toán (là tổng các chỉ phí từ root đến lang giéng) Sau khi tinh toán xong, đường liên kết nào có chỉ phí thấp nhất sẽ được đưa sang cơ sở dữ liệu hình cây Trong trường hợp có hai hay nhiều đường liên kết có chi phí bằng nhau đến root thì chọn một Nếu các đường liên kết còn lại trong bảng cơ sở dữ liệu ứng cử có liên kết đến router vừa mới được di chuyển sang cơ sở dữ liệu hình

cây thì những đường liên kết đó sẽ bị xóa khỏi cơ sở dữ liệu ứng

cử

“* Xem xét cdc entry trong bang kién tric mang dé lay cdc entry

nào xuất phát từ router mới được di chuyển này để đưa vào bảng

cơ sở dữ liệu ứng cử, nhưng trừ các entry nào đi đến các router

mà đã tồn tại rồi trong cơ sở dữ liệu hình cây

+,

s* Nếu trong bảng cơ sở dữ liệu ứng cử vẫn còn entry thì sẽ quay lại bước 3 để tính toán chi phi từ root đến các láng giềng Còn nếu không thì quá trình tính toán kết thúc, khi đó cơ sở dữ liệu hình cây được hoàn chỉnh và làm cơ sở cho router chọn đường đi ngắn nhất đến các mạng trong hệ thống mạng đưa vào bảng định tuyên

ge

Trang 39

-nồỖồồồồŠồồ°ồồˆŠˆ* Š— _ nnNNNGG-G-G-Wa-tẳẵnnnnn

Đề hiểu rõ hơn các quá trình hoạt động trên chúng ta hãy xem qua Hình

1.11 cùng với cơ sở đữ liệu kiên trúc mạng được diễn tá trong Bảng 1.2 Trong ví

Trang 40

Tiêu đề	Nghiên cứu các giao thức định tuyến và cấu hình giao thức OSPF
Trường học	University of Technology and Education, Ho Chi Minh City
Chuyên ngành	Computer Networks
Thể loại	Luận văn tốt nghiệp
Thành phố	Ho Chi Minh City

Định dạng
Số trang	116
Dung lượng	4,22 MB