giao thức định tuyến nội miền mở rộng EIGRP

EIGRP thường được xem là giao thức lai vì nó kết hợp các ưu điểm của cả giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách và giao thức định tuyến theo giá trị trạng thái liên kết.. EIGRP là mộ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

I Giới thiệu chung về EIGRP 4

II Các khái niệm của EIGRP 5

1 So sánh EIGRP và IGRP 5

2 Các khái niệm và thuật ngữ của EIGRP 8

3 Thuật toán DUAL 10

4 Định dạng bản tin EIGRP 13

5 Các đặc điểm của EIGRP 14

6 Các kỹ thuật của EIGRP 15

7 Cấu trúc dữ liệu EIGRP 18

III.Cấu hình EIGRP 20

1 Cấu hình EIGRP 20

2 Xây dựng bảng láng giềng 21

3 Phát hiện đường đi 23

4 Chọn đường 23

5 Duy trì bảng định tuyến 24

6 Xử lý sự cố cấu hình EIGRP 24

KẾT LUẬN 27

Tài liệu tham khảo 28

Thuật ngữ và viết tắt

- IP (Internet Protocol): Giao thức Internet

- TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol): Giao thức kiểm

soát truyền thông và Internet

- OSPF (Open shortest Path First) protocol: Giao thức tìm đường ngắn nhât đầu

tiên

- IPX (Internetwork Packet Exchange): Mạng tương tác trao đổi gói tin

- OSI (Open Systems Interconnection) model: Mô hình OSI liên kết các hệ

thông mở

- SAP (Service Advertising Protocol): Giao thức quảng cáo dịch vụ

- RIP (Routing Information Protocol): Giao thức thông tin định tuyến

- EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol): Giao thức định tuyến

nội miền mở rộng

- IGRP (Interior Gateway Routing Protocol): Giao thức định tuyến nội miền

- DUAL (Diffuing Update Algorithm): Thuật toán cập nhật nhiều mức

- VLSM (Variable-Length Subnet Mask): Mặt nạ mạng có độ dài thay đổi

- CIDR (Classless Interdomain Routing): định tuyến liên miền không theo lớp

địa chỉ

- RTP (Reliable Transport Protocol): Giao thức vận chuyển tin cậy

- Apple Talk : Một tiêu chuẩn mạng cục bộ do hãng Apple computer thành lập

- PDM (Protocol dependent modules): module độc lập giao thức

LỜI NÓI ĐẦU

Như chúng ta đã biết, cuộc sống ngày càng hiện đại thì nhu cầu trao đổi thông tin, tìm kiếm thông tin, giải trí…của con người ngày càng tăng Bởi vậy để đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng thì các hệ thống mạng cũng phải thiết kế sao cho phù hợp Khi thiết kế hệ thống mạng, việc chọn giao thức định tuyến cho mạng là hết sức quan trọng Chọn giao thức định tuyến như thế nào để mạng có thể hoạt động tối ưu như là: tốc độ hội tụ nhanh, tốn ít băng thông, dễ cấu hình, dễ quản trị, không bị lặp vòng… nhằm phục

vụ cho các mạng lớn, đa giao thức thì đó là một bài toán khó Trong tiểu luận này tôi sẽ giới thiệu một giải pháp đó là dùng giao thức định tuyến nội miền mở rộng EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), một giao thức định tuyến độc quyền của Cisco được phát triển từ giao thức định tuyến nội miền IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)

Nội dung của tiểu luận bao gồm những vấn đề:

Phần I: Giới thiệu chung về EIGRP

Phần II: Các khái niệm của EIGRP

+ Mô tả các khái niệm, kỹ thuật và cấu trúc dữ liệu của EIGRP + Các bước hoạt động cơ bản của thuật toán DUAL

Phần III: Cấu hình EIGRP

+ Các câu lệnh cấu hình EIGRP

+ Mô tả quá trình EIGRP xây dựng và duy trì bảng định tuyến + Kiểm tra hoạt động của EIGRP

I Giới thiệu chung về EIGRP

Giao thức định tuyến cổng nội miền mở rộng EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) là một giao thức định tuyến độc quyền của Cisco được phát triển từ

giao thức định tuyến nội miền IGRP (Interior Gateway Routing Protocol )

Không giống như IGRP là một giao thức định tuyến theo lớp địa chỉ, EIGRP có hỗ trợ định tuyến liên miền không theo lớp địa chỉ CIDR (Classless Interdomain Routing) và cho phép người thiết kế mạng tối ưu không gian sử dụng địa chỉ bằng mặt nạ mạng có độ dài thay đổi VLSM (Variable-Length Subnet Mask) So với IGRP, EIGRP có thời gian hội tụ nhanh hơn, khả năng mở rộng hơn và khả năng chống lặp vòng cao hơn

EIGRP thường được xem là giao thức lai vì nó kết hợp các ưu điểm của cả giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách và giao thức định tuyến theo giá trị trạng thái liên kết

EIGRP là một giao thức định tuyến nâng cao dựa trên các đặc điểm của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết Những ưu điểm tốt nhất của OSPF như thông tin cập nhật một phần, phát hiện router lân cận… được đưa vào EIGRP Tuy nhiên, cấu hình EIGRP dễ hơn cấu hình OSPF EIGRP là một lựa chọn lý tưởng cho các mạng lớn,

đa giao thức được xây dựng dựa trên các bộ định tuyến VD Hình 1.1 là một mạng EIGRP

Hình 1.1 Mạng sử dụng giao thức EIGRP

II Các khái niệm của EIGRP

1 So sánh EIGRP và IGRP

Cisco đưa ra giao thức EIGRP vào năm 1994 như là một phiên bản mới mở rộng

và nâng cao hơn của giao thức IGRP Kỹ thuật vectơ khoảng cách trong IGRP vẫn được

sử dụng cho EIGRP

EIGRP cải tiến các đặc tính của quá trình hội tụ, hoạt động hiệu quả hơn IGRP Điều này cho phép chúng ta mở rộng, cải tiến cấu trúc trong khi vẫn giữ nguyên những gì

đã xây dựng trong IGRP

Chúng ta sẽ tập trung so sánh EIGRP và IGRP trong các lĩnh vực sau:

- Tính tương thích

- Cách tính thông số định tuyến

- Hoạt động phân phối thông tin tự động

- Đánh dấu đường đi

EIGRP và IGRP hoàn toàn tương thích với nhau EIGRP router không có ranh giới khi hoạt động chung với IGRP router Đặc điểm này rất quan trọng khi người sử dụng muốn tận dụng ưu điểm của cả hai giao thức EIGRP có thể hỗ trợ nhiều loại giao thức khác nhau còn IGRP thì không Ví dụ như EIGRP hỗ trợ cho IP, IPX và Apple Talk nhờ

có cấu trúc từng phần theo giao thức PDMs (Protocol- dependent modules)

EIGRP và IGRP có cách tính thông số định tuyến khác nhau EIGRP tăng thông số định tuyến của IGRP lên 256 lần vì EIGRP sử dụng thông số 32 bít, còn IGRP sử dụng thông số 24 bít Bằng cách nhân lên hoặc chia đi 256 lần, EIGRP có thể dễ dàng chuyển đổi thông số định tuyến của IGRP

EIGRP và IGRP đều sử dụng công thức tính thông số định tuyến như sau:

Thông số định tuyến = [ K1 * băng thông + ( K2 * băng thông/ (256 – độ tải) + ( K3 * độ trễ )] * [K5/ độ tin cậy + K4 )]

Mặc định:K1=1, K2=0, K3=1, K4=o, K5=0

Khi K4=K5=0 thì phần [K5/ (độ tin cậy + K4)] trong công thức không còn là một nhân

tố khi tính thông số định tuyến nữa Do đó, công thức tính còn lại như sau:

Thông số định tuyến = băng thông + độ trễ

IGRP và EIGRP sử dụng các biểu đổi sau để tính toán thông số định tuyến:

Băng thông trong công thức trên áp dụng cho IGRP = 10 000 000/băng thông thực sự Băng thônh trong công thức trên áp dụng cho EIGRP = (10 000 000/băng thông thực sự )

* 256

Độ trễ trong công thức trên áp dụng cho IGRP = độ trễ thực sự / 10

Độ trễ trong công thức trên áp dụng cho EIGRP = ( độ trễ thực sự / 10 ) * 256

Cách tính thông số định tuyến của EIGRP và IGRP

Để các giao thức định tuyến khác nhau như OSPF và RIP chẳng hạn thực hiện chia

sẻ thông tin định tuyến với nhau thì cần phải cấu hình nâng cao hơn Trong khi đó EIGRP

và IGRP có cùng số AS của hệ thống tự trị (Autonomous system) sẽ tự động phân phối

và chia sẻ thông tin về đường đi với nhau

EIGRP đánh dấu những đường mà nó học được từ IGRP hay từ bất kỳ nguồn bên ngoài nào khác là đường ngoại vi vì những con đường này không xuất phát từ các EIGRP router IGRP thì không phân biệt đường ngoại vi và nội vi

Ví dụ hình 2.1: trong kết quả hiển thị của lệnh show ip route, đường EIGRP được

đánh dấu bằng D, đường ngoại vi được đánh dấu bằng chữ EX Router 2 phân biệt giữa mạng EIGRP (172.16.1.0) và mạng được phân phối từ IGRP (192.168.1.0) Trong bảng định tuyến của router 4, giao thức IGRP không có sự phân biệt này Router 4 chỉ nhận biết tất cả các đường đều là đường IGRP mặc dù hai mạng 10.1.1.0 và 172.16.1.0 là được phân phối từ EIGRP

Hình 2.1 Mạng EIGRP và IGRP Bảng kết quả hiển thị của lệnh khi cấu hình EIGRP và IGRP

Router (config) # router igrp 2446

Router (config-router) # network 192.168.1.0

Router (config) # router eigrp 2446

Router (config-router) # network 10.1.1.0

Router (config-router) # network 172.16.1.0

Router # show ip router

EIGRP và IGRP có cùng số AS sẽ tự động phân phối thông tin về đường đi giữ hai hệ thống tự trị với nhau

2 Các khái niệm và thuật ngữ của EIGRP

EIGRP router lưu trữ các thông tin về đường đi và cấu trúc mạng trên RAM, nhờ

đó chúng đáp ứng nhanh chóng theo sự thay đổi Giống như OSPF, EIGRP cũng lưu những thông tin này thành từng bảng và từng cơ sở dữ liệu khác nhau

EIGRP lưu các con đường mà nó học được theo một cách đặc biệt Mỗi con đường

có trạng thái riêng và có đánh dấu để cung cấp thêm nhiều thông tin hữu dụng khác

EIGRP có ba loại bảng sau:

-Bảng láng giềng (Neighbor table) -Bảng cấu trúc mạng ( Topology table)

-Bảng định tuyến (Routing table)

Bảng láng giềng là bảng quan trọng nhất trong EIGRP Mỗi router EIGRP lưu trữ một bảng láng giềng, trong đó là danh sách các router liên kết trực tiếp với nó Bảng này tương tự như cơ sở dữ liệu của OSPF Đối với mỗi giao thức mà EIGRP hỗ trợ, EIGRP

có một bảng láng giềng riêng tương ứng

Khi phát hiện một router lân cận mới, router sẽ ghi lại địa chỉ và cổng kết nối của router lân cận đó vào bảng láng giềng Khi router lân cận gửi gói hello, trong đó có thông

số về khoảng thời gian lưu giữ Nếu router không nhận được gói hello khi đến định kỳ thì khoảng thời gian lưu giữ là khoảng thời gian mà router chờ và vẫn xem là router lân cận còn kết nối được và còn hoạt động Khi khoảng thời gian lưu giữ đã hết mà vẫn không nhận được gói hello từ router lân cận đó, thì xem như router lân cận không còn kết nối được hoặc không còn hoạt động, thuật toán cập nhật nhiều mức DUAL (Diffuing Update Algorithm) sẽ thông báo sự thay đổi này và thực hiện tính toán lại theo mạng mới

Bảng cấu trúc mạng là bảng cung cấp dữ liệu để xây dựng nên bảng định tuyến của EIGRP DUAL lấy thông tin từ bảng láng giềng và cấu trúc mạng để tính toán chọn đường có chi phí thấp nhất đến từng mạng đích

Mỗi EIGRP router lưu một bảng cấu trúc mạng riêng tương ứng với từng loại giao thức mạng khác nhau Bảng cấu trúc mạng chứa thông tin về tất cả các con đường mà router học được Nhờ những thông tin này mà router có thể xác định đường đi khác để thay thế nhanh chóng khi cần thiết Thuật toán DUAL chọn ra đường tốt nhất đến mạng đích gọi là đường thành công (successor route)

Sau đây là những thông tin chứa trong bảng cấu trúc mạng:

-Feasible distance (FD): là thông số định tuyến nhỏ nhất mà EIGRP tính được cho từng mạng đích

-Route source: là nguồn khởi phát thông tin về một con đường nào đó Phần thông tin này chỉ có đối với những đường được học từ ngoài mạng EIGRP

-Reported distance (RD): là thông số định tuyến đến một mạng đích do router lân cận liên kết trực tiếp thông báo qua

-Thông tin về cổng giao tiếp mà router sử dụng để đi đến mạng đích

-Trạng thái đường đi: Trạng thái không hoạt động (P-passive) là trạng thái

ổn định, sẵn sàng sử dụng được, trạng thái hoạt động (A-active) là trạng thái đang trong tiến trình tính toán lại của DUAL

Bảng định tuyến EIGRP lữu giữ danh sách các con đường tốt nhất đến các mạng đích Những thông tin trong bảng định tuyến được rút ra từ bảng cấu trúc mạng Router EIGRP có bảng định tuyến riêng cho từng giao thức mạng khác nhau

Đường được chọn làm đường thành công đến mạng đích gọi là đường successor

Từ thông tin trong bảng láng giềng và bảng cấu trúc mạng, DUAL chọn ra một đường thành công và đưa lên bảng định tuyến Đến một mạng đích có thể có đến 4 successor Những đường này có chi phí bằng nhau hoặc không bằng nhau Thông tin về đường thành công cũng được đặt trong bảng cấu trúc mạng

Đường có thể hoạt động FS (Feasible successor ) là đường dự phòng cho đường thành công Đường này cũng được chọn ra cùng với đường thành công nhưng chúng chỉ được lưu trong bảng cấu trúc mạng Đến một mạng đích có thể có nhiều đường dự phòng được lưu trong bảng cấu trúc mạng nhưng điều này không bắt buộc

Router xem hop kế tiếp của đường có thể hoạt động FS là hop dưới nó, gần mạng đích hơn nó Do đó, chi phí của đường dự phòng được tính bằng chi phí của chính nó cộng với chi phí mà router lân cận thông báo qua Trong trường hợp đường thành công

bị sự cố thì router sẽ tìm đường dự phòng để thay thế Một đường dự phòng bắt buộc phải

có chi phí mà router lân cận thông báo qua thấp hơn chi phí của đường thành công hiện tại Nếu trong bảng cấu trúc mạng không có sẵn đường dự phòng thì con đường đến mạng đích tương ứng được đưa vào trạng thái hoạt động (Active) và router bắt đầu gửi các gói yêu cầu đến tất cả các router lân cận để tính toán lại cấu trúc mạng Sau đó với các thông tin mới nhận được, router có thế sẽ chọn ra được đường thành công hoặc đường dự phòng mới Đường mới được chọn xong sẽ có trạng thái là Passive

Bảng cấu trúc mạng còn lưu nhiều thông tin khác về các đường đi EIGRP phân loại ra đừơng nội vi và đường ngoại vi Đường nội vi là đường xuất phát từ bên trong hệ thống tự trị AS (Autonomous system) của EIGRP EIGRP có dán nhãn (Administrator tag) với giá trị từ 0 đến 255 để phân biệt đường thuộc loại nào

Đường ngoại vi là đường xuất phát từ bên ngoài AS của EIGRP Các đường ngoại

vi là những đường được học từ các giao thức định tuyến khác như RIP, OSPF và IGRP Đường cố định cũng được xem là đường ngoại vi

3 Thuật toán DUAL

EIGRP thường được xem là giao thức lai vì nó kết hợp các ưu điểm của cả giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách và giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết Và thành phần trung tâm của EIGRP là thuật toán cập nhật nhiều mức DUAL (Diffusing Update Algorithm ), là bộ máy tính toán đường đi của EIGRP Tên đầy đủ của

kỹ thuật này là DUAL FSM (finite-state machine-máy trạng thái giới hạn ) FSM là một

bộ máy thuật toán nhưng không phải là một thiết bị cơ khí có các thành phần di chuyển được FSM định nghĩa một tập hợp các trạng thái có thể trải qua, sự kiện nào gây ra trạng thái nào và sẽ có kết quả là gì FSMs cũng mô tả một thiết bị, một chương trình máy tính, hoặc một thuật toán định tuyến sẽ xử lý một tập hợp các sự kiện đầu vào như thế nào DUAL FSM đảm bảo rằng mỗi đường là một vòng tự do và những đường có chi phí thấp nhất được DUAL đặt trong bảng định tuyến DUAL FSM chứa tất cả các logic được sử dụng để tính toán và so sánh đường đi trong mạng EIGRP EIGRP sẽ giữ những tuyến đường quan trọng này và cấu trúc sẵn có ở tất cả thời gian, để thông tin có thể truy nhập ngay lập tức

DUAL chạy hai thuật toán song song là định tuyến theo trạng thái đường liên kết (LSP) và định tuyến theo vectơ khoảng cách (DVP)

Thuật toán trạng thái liên kết (LSA): Trong thuật toán trạng thái liên kết, các node

mạng quảng bá giá trị liên kết của nó với các node xung quanh tới các node khác Sau khi quảng bá tất cả các node đều biết rõ topo mạng và thuật toán sử dụng để tính toán con đường ngắn nhất tới node đích

Thuật toán Vector khoảng cách (DVA): Là một thuật toán định tuyến tương thích

nhằm tính toán con đường ngắn nhất giữa các cặp node trong mạng, dựa trên phương pháp tập trung được biết đến như là thuật toán Bellman-Ford Các node mạng thực hiện quá trình trao đổi thông tin trên cơ sở của địa chỉ đích, node kế tiếp, và con đường ngắn nhất tới đích

Đầu tiên mỗi router sẽ gửi thông tin cho biết nó có bao nhiêu kết nối và trạng thái của mỗi đường kết nối như thế nào, và nó gửi cho mọi router khác trong mạng bằng địa chỉ multicast Do đó mỗi router đều nhận được từ tất cả các router khác thông tin về các kết nối của chúng Kết quả là mỗi router sẽ có đầy đủ thông tin để xây dựng cơ sở dữ liệu

về trạng thái các đường liên kết Như vậy mỗi router đều có một cái nhìn đầy đủ và cụ thể

về cấu trúc của hệ thống mạng

Router sẽ lưu tất cả các đường mà router lân cận thông báo qua Dựa trên thông số định tuyến tổng hợp của mổi đường, DUAL sẽ so sánh và chọn ra đường có chi phí thấp nhất đến đích DUAL đảm bảo mỗi một đường này là không có lặp vòng Đường được chọn gọi là đường thành công (successor) và nó sẽ được lưu trong bảng định tuyến, đồng thời cũng được lưu trong bảng cấu trúc mạng Khi mạng bị đứt thì DUAL sẽ tìm đường

dự phòng (feasible successor) trong bảng cấu trúc mạng

Gói tin hello được gửi theo chu kỳ và EIGRP có thể cấu hình được Khoảng thời gian hello mặc định phụ thuộc vào băng thông tuy nhiên do gói tin hello rất nhỏ nên nó ít tốn băng thông và thời gian hội tụ nhanh

Đối với DUAL hoạt động cập nhật được diễn ra liên tục để cập nhật sự thay đổi trạng thái của một đường liên kết va thông tin được phát ra cho tất cả các router trên mạng

Sau đây là lưu đồ các bước hoạt động của DUAL:

- Bước 1: (Hình 2.3.a) Router A xây dựng thông tin về giao thức A từ các routerlân cận của nó

Hình 2.3.a Cách thức hoạt động của thuật toán DUAL

-Bước 2: (Hình 2.3.b) Từ thông tin của bảng láng giềng và bảng cấu trúc mạng, DUAL tính toán chọn đường dựa trên các thông số định tuyến

Hình 2.3.b Cách thức hoạt động của thuật toán DUAL

-Bước 3: (Hình 2.3.c) DUAL tính ra đường thành công (successor) và đặt nó lên bảng định tuyến và cũng lưu nó trong bảng cấu trúc mạng Đồng thời DUAL cũng tính được đường dự phòng (feasible successor) nếu có và đặt nó trong bảng cấu trúc mạng

4 Định dạng bản tin EIGRP

Giao thức định tuyến cổng nội miền mở rộng EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) là phiên bản phát triển của giao thức định tuyến nội miền IGRP (Interior Gateway Routing Protocol ) IGRP là giao thức định tuyến vào cổng nội miền của cisco sử dụng trong TCP/IP và OSI internets Nó được lưu tâm tới như một giao thức cổng vào phía trong nhưng cũng được sử dụng rộng rãi như một giao thức cổng vào ngoài cho định tuyến liên miền IGRP sử dụng kỹ thuật định tuyến vectơ khoảng cách Kỹ thuật định tuyến vectơ khoảng cách trong IGRP vẫn được sử dụng cho EIGRP Những thuộc tính hội tụ và hiệu quả hoạt động của giao thức này đã tiến bộ một cách đáng kể

Định dạng của tiêu đề bản tin EIGRP được minh họa như sau:

EIGRP header structure

Hình 2.4 : Cấu trúc tiêu đề bản tin EIGRP

Checksum: kiểm tra cổng

Opcode: Mã tác vụ

Sequence number: số trình tự

Flag: cờ hiệu

Acknowledge number: số tin ghi nhận

Autonomous system number: số của hệ thống tự trị

Bảng sau là các lọai gói của EIGRP:

5 Các đặc điểm của EIGRP

EIGRP hoạt động khác với IGRP Về bản chất EIGRP là một giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách nâng cao nhưng khi cập nhật và bảo trì thông tin router lân cận

và thông tin định tuyến thì nó làm việc giống như một giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết Sau đây là các ưu điểm của EIGRP so với giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách thông thường:

- Tốc độ hội tụ nhanh

- Sử dụng băng thông hiệu quả

- Có hỗ trợ mặt nạ mạng có độ dài thay đổi VLSM (Variable- Length Subnet Mask) và định tuyến liên miền không phân lớp CIDR (Classless Interdomain Routing) Không giống như IGRP, EIGRP có trao đổi thông tin về subnet mask nên nó hỗ trợ được cho hệ thống IP không theo lớp

- Hỗ trợ cho nhiều giao thức mạng khác nhau

- Không phụ thuộc vào giao thức được định tuyến Nhờ cấu trúc từng phần riêng biệt tương ứng với từng giao thức mà EIGRP không cần phải chỉnh sửa lâu Ví

dụ như khi phát triển để hỗ trợ một giao thức mới như IP chẳng hạn, EIGRP cần phải có thêm phần mới tương ứng cho IP nhưng hoàn toàn không cần phải viết lại EIGRP