Tìm hiểu và mô phỏng hoạt động của giao thức định tuyến EIGRP

Chính điều đó đã làm cho vấn đề chia sẻ thông tin trên mạng hay là vấn đề định tuyến trở nên quan trọng hơn bao giờ hết… Hơn nữa khi nhiều tổ chức tham gia vào mạng thì nhiều giao thức đ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MẠNG MÁY TÍNH

Đề tài 03: Tìm hiểu và mô phỏng hoạt động của giao thức định tuyến

EIGRP

Giảng viên hướng dẫn: Bùi Trọng Tùng

Nhóm sinh viên thực hiện: 16

3 Nguyễn Bá Chường 20101178

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, Internet phát triển với một tốc độ rất nhanh và mạnh, kéo theo sự tăng trưởng về quy mô công nghệ nhiều loại mạng Lan, Wan,… cũng như khối lượng thông tin trên Internet tăng đáng kể Chính điều đó đã làm cho vấn đề chia sẻ thông tin trên mạng hay là vấn đề định tuyến trở nên quan trọng hơn bao giờ hết… Hơn nữa khi nhiều

tổ chức tham gia vào mạng thì nhiều giao thức được đưa vào sử dụng dẫn đến sự phức tạp về định tuyến cũng gia tăng, và số lượng các giao thức để phục vụ cho việc định tuyến cũng có rất nhiều Việc hiểu biết và thiết kế các mạng thông tin cỡ lớn có sử dụng các thiết bị định tuyến đang trở thành một nhu cầu vô cùng cấp thiết trong thực tế Nó đòi hỏi người thiết kế mạng phải có sự hiểu biết sâu về giao thức sẽ sử dụng cho việc thiết kế mạng cũng như các loại giao thức định tuyến khác, vì vậy việc lựa chọn giao thức định tuyến sao cho phù hợp với chi phí, tài nguyên của tổ chức là đặc biệt quan trọng

Hiện nay CISCO là một trong những nhà cung cấp các thiết bị mạng hàng đầu trên thế giới Ở Việt Nam các thiết bị này đang được sử dụng ngày càng rộng rãi trong hệ thống mạng Internet, trong các mô hình mạng của các công ty, tổ chức, doanh nghiệp Ngoài ra đó cũng là một trong những chuẩn thiết bị được sử dụng cho việc đào tạo các khóa học về mạng ở nước ta CISCO cũng đưa ra các chứng chỉ nhằm đánh giá năng lực của các cá nhân muốn theo học các khóa đạo tào để trở thành chuyên viên mạng

Giao thức định tuyến EIGRP được CISCO phát triển độc quyền dựa trên giao thức định tuyến IGRP nhằm nâng cao tính hiệu quả cho quá trình định tuyến trong các router của họ Năm 1994, CISCO đã thành công trong việc cải tiến giao thức định tuyến IGRP (là một giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách) vốn chưa linh hoạt trong việc định tuyến, các router định tuyến theo vector khoảng cách không biết được đường đi một cách

cụ thể, không biết về các router trung gian trên đường đi và cấu trúc kết nối của chúng ra sao Chính vì vậy, với các mạng nhỏ thì IGRP tỏ ra linh hoạt trong khi gặp những mạng

có mô hình mạng lớn thì việc định tuyến của IGRP trở nên khó khăn Nhận biết được điều này, CISCO phát triển IGRP lên thành EIGRP và vẫn sử dụng thuật toán định tuyến theo vectơ khoảng cách nhưng khi cập nhật và bảo trì thông tin láng giềng và thông tin định tuyến thì nó làm việc giống như một giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết Do sở hữu tới tận hai thuật toán định tuyến cho nên EIGRP còn được gọi là giao thức định tuyến ghép lai

Trong bài nghiên cứu này, nhóm chúng em sẽ tập trung đi sâu nói về giao thức định tuyến EIGRP với tên đề tài “Tìm hiểu và mô phỏng hoạt động của giao thức định tuyến EIGRP”

Nội dung của bài nghiên cứu được chia làm ba phần :

Phần 1 : Phân tích và triển khai đề tài

Phần 2 : Giao thức định tuyến EIGRP

Phần 3 : Cấu hình router EIGRP

Vì khả năng chưa cho phép nên việc cấu hình giao thức trên các Router thật của CISCO chưa thực hiện được, thay vào đó nhóm chúng em đã mô phỏng câu lệnh của

EIGRP trên trình mô phỏng Packettracer - là một phần mềm của CISCO Kiến thức về

định tuyến quả thực rất rộng lớn, điều kiện thời gian cũng như kiến thức có hạn, nghiên cứu chủ yếu dựa trên lý thuyết nên đề tài còn sơ sài và còn nhiều thiếu sót Nhóm chúng

em rất mong được thầy và các bạn góp ý thêm để chúng em có thể hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu này

Chúng em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS.Bùi Trọng Tùng đã trực tiếp

giảng dạy, hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình để chúng em có thể thực hiện tốt đề tài nghiên cứu này

PHẦN I : PHÂN TÍCH VÀ TRIỂN KHAI ĐỀ TÀI

a Yêu cầu cầu của đề tài: “Tìm hiểu và mô phỏng hoạt động của giao thức định tuyến EIGRP”

b Nhóm thực hiện triển khai kế hoạch nghiên cứu đề tài

- Các thành viên cùng nhau tìm và nghiên cứu tài liệu

- Tổ chức họp nhóm mỗi tuần một lần để thống nhất các phướng hướng và nội dung chi tiết của bài luận

- Sau khi xác định được phương hướng, nhóm phân công cụ thể như sau:

i Nguyễn Bá Chường, Nguyễn Đình Tài triển khai về khái niệm, so sánh EIGRP và IGRP, các đặc tính và ưu điểm của EIGRP…

ii Phạm Toàn Thắng thực hiện tìm hiểu và triển khai mô phỏng giao thức IEGRP trên Cisco Packet Tracer

PHẦN II : CẤU HÌNH ROUTER EIGRP

2.1 KHÁI NIỆM VỀ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN

Trong việc nối mạng máy tính thì thuật ngữ định tuyến (routing) là chỉ sự chọn lựa

đường đi trên một mạng máy tính để gửi dữ liệu

Định tuyến chỉ ra hướng, sự di chuyển của các gói dữ liệu được đánh địa chỉ từ nguồn của chúng, hướng đến đích cuối thông qua các nút trung gian, thiết bị phần cứng

chuyên dùng được gọi là router (bộ định tuyến) Tiến trình định tuyến thường chỉ hướng

đi dựa vào bảng định tuyến, đó là bảng chứa những lộ trình tốt nhất đến các đích khác nhau trên mạng Vì vậy việc xây dựng bảng định tuyến, được tổ chức trong bộ nhớ của router trở nên vô cùng quan trọng cho việc định tuyến hiệu quả

Định tuyến khác với bắc cầu (bridging) ở chỗ trong nhiệm vụ của nó thì các cấu

trúc địa chỉ gợi nên sự gần gũi của các địa chỉ tương tự trong mạng, qua đó cho phép nhập liệu một bảng định tuyến đơn để mô tả lộ trình đến một nhóm các địa chỉ Vì thế, định tuyến làm việc tốt hơn bắc cầu trong những mạng lớn, và nó trở thành dạng chiếm

ưu thế của việc tìm đường trên mạng Internet

Các mạng nhỏ có thể có các bảng định tuyến được cấu hình thủ công, còn những mạng lớn hơn có cấu trúc mạng phức tạp và thay đổi liên tục thì xây dựng thủ công các bảng định tuyến là vô cùng khó khăn Tuy nhiên, hầu hết mạng điện thoại chuyển mạch chung (PSTN) sử dụng bảng định tuyến được tính toán trước, với những tuyến dự trữ nếu các lộ trình trực tiếp đều bị nghẽn Định tuyến động cố gắng giải quyết vấn đề tắc nghẽn bằng việc xây dựng bảng định tuyến một cách tự động, dựa vào những thông tin được giao thức định tuyến cung cấp, và cho phép mạng hành động gần như tự trị trong việc ngăn chặn mạng bị lỗi và nghẽn

Những mạng trong đó các gói thông tin được vận chuyển, ví dụ như Internet, chia

dữ liệu thành các gói, rồi dán nhãn với các đích đến cụ thể và mỗi gói được lập lộ trình riêng biệt Các mạng xoay vòng, như mạng điện thoại cũng thực hiện định tuyến để tìm đường cho các vòng (ví dụ như cuộc gọi điện thoại) để chúng có thể gửi lượng dữ liệu lớn mà không phải tiếp tục lặp lại địa chỉ đích

Định tuyến IP truyền thống vẫn còn tương đối đơn giản vì nó dùng cách định tuyến

bước kế tiếp (next-hop routing), router chỉ xem xét nó sẽ gửi gói thông tin đến đâu, và

không quan tâm đường đi sau đó của gói trên những bước truyền còn lại Tuy nhiên, những chiến lược định tuyến phức tạp hơn có thể được, và thường được dùng trong

những hệ thống như MPLS, ATM hay Frame Relay, những hệ thống này đôi khi được sử dụng như công nghệ bên dưới để hỗ trợ cho mạng IP.

2.2 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN EIGRP.

Giao thức định tuyến EIGRP được viết tắt bởi cụm từ tiếng anh Enhanced Interior

Gateway Routing Protocol là một giao thức định tuyến độc quyền của Cisco được phát triển từ giao thức định tuyến IGRP

EIGRP là một giao thức dạng Distance – vector được cải tiến (Advanced Distance vector) EIGRP không sử dụng thuật toán truyền thống cho Distance – vector là thuật toán Bellman – Ford mà sử dụng một thuật toán riêng được phát triển bởi J.J Garcia Luna Aceves – thuật toán DUAL Cách thức hoạt động của EIGRP cũng khác biệt so với RIP và vay mượn một số cấu trúc và khái niệm của hiện thực OSPF như: xây dựng quan

hệ láng giềng, sử dụng bộ 3 bảng dữ liệu (bảng neighbor, bảng topology và bảng định tuyến) Chính vì điều này mà EIGRP thường được gọi là dạng giao thức lai ghép (hybrid) Tuy nhiên, về bản chất thì EIGRP thuần túy hoạt động theo kiểu Distance – vector: gửi thông tin định tuyến là các route cho láng giềng (chỉ gửi cho láng giềng) và tin tưởng tuyệt đối vào thông tin nhận được từ láng giềng

EIGRP có hỗ trợ định tuyến liên miền không theo lớp địa chỉ (CIDR) và cho phép người thiết kế mạng tối ưu không gian sử dụng địa chỉ bằng kỹ thuật VLSM So với IGRP, EIGRP có thời gian hội tụ nhanh hơn, khả năng mở rộng tốt hơn và khả năng chống vòng lặp cao hơn

Hơn nữa, EIGRP còn thay thế được cho giao thức Novell Routing Information Protocol (Novell RIP) và Apple Talk Routing Table Maintenace Protocol (RTM) để phục

vụ hiệu quả cho cả hai mạng IPX và Aplle Talk

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 láng giềng đều được đưa vào EIGRP Tuy nhiên, cấu hình EIGRP dễ hơn cấu hình OSPF

2.3 CÁC ĐẶC TÍNH VÀ ƯU ĐIỂM CỦA EIGRP

EIGRP được kết hợp các ưu điểm của họ giao thức trạng thái đường liên kết và vectơ khoảng cách 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 láng giềng 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:

2.3.1 HỘI TỤ NHANH (FAST CONVERGENCE)

Vì là các router EIGRP sử dụng thuật toán DUAL, thuật toán này bảo đảm hoạt động không bị lặp vòng khi tính toán đường đi, cho phép mọi router trong hệ thống mạng thực hiện đồng bộ cùng lúc khi xảy ra sự cố Các router EIGRP lưu trữ tất cả các láng giềng của nó trong một bảng cho nên nó có thể “thích ứng” rất nhanh với các router khác Nếu tồn tại một tuyến không phù hợp, EIGRP sẽ yêu cầu các láng giềng để học một tuyến mới Các yêu cầu này được truyền rộng khắp cho đến khi một tuyến khác được tìm ra

2.3.2 HỖ TRỢ THAY ĐỔI MỘT PHẦN (PARTIAL UPDATE)

EIGRP không gửi các bản cập nhật một cách định kỳ, thay vào đó nó gởi cập nhật một phần ngay khi trong mạng có sự thay đổi, các gói cập nhật chỉ chứa thông tin về sự thay đổi Việc truyền các cập nhật cũng được giới hạn một cách tự động, chỉ có các router cần thông tin (các router bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi) mới được cập nhật Cách hoạt động này khác với các giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết, trong đó cập nhật được truyền tới tất cả các router trong một vùng Và điều này cũng khiến cho EIGRP

sử dụng băng thông một cách hiệu quả Thay vì gửi toàn bộ bảng định tuyến thì nó chỉ gửi thông tin cập nhật một phần Nhờ vậy nó chỉ tốn một lượng băng thông tối thiểu khi

hệ thống mạng đã ổn định Chính vì vậy mà hoạt động cập nhật của EIGRP gọi là cập nhật giới hạn Thay vì hoạt động cập nhật theo chu kỳ, các router EIGRP giữ liên lạc với nhau bằng các gói hello rất nhỏ Việc trao đổi các gói hello theo định kỳ không chiếm nhiều băng thông đường truyền

2.3.3 HỖ TRỢ NHIỀU GIAO THỨC LỚP MẠNG

( Multiple network layer protocol support) : EIGRP hỗ trợ các giao thức IP, IPX,

AppleTalk thông qua việc sử dụng các module phụ thuộc giao thức (protocol-dependent module) Mỗi một module đáp ứng các yêu cầu riêng cho từng giao thức lớp mạng

Việc sử dụng các modules khác nhau cho từng giao thức lớp mạng nâng cao hiệu quả làm việc độc lập cho từng giao thức lớp mạng, không những thế ta còn có thể can thiệp vào các modules này mà không làm ảnh hưởng tới các modules khác

2.3.4 CÁC ĐẶC TÍNH KHÁC

Seamless connectivity across all datalink layer protocols and topologies (Kết nối

liền mạch qua tất cả các topo và giao thức lớp 2): Nếu giao thức OSPF dùng các cấu hình

khác cho lớp 2 như Ethernet và FrameRelay thì EIGRP không yêu cầu bất cứ một cấu hình đặc biệt nào, nó hoạt động hiệu quả trong cả hai môi trường WAN và LAN

Sophisticated metric (metric phức tạp): EIGRP sử dụng cùng một thuật toán với

IGRP trong việc tín toán metric, tuy nhiên metric EIGRP ở dạng 32 bit (metric IGRP là

24 bit) EIGRP hỗ trợ cân bằng tải (load-balancing) trong cả hai trường hợp metric bằng

nhau và không bằng nhau, cho phép người quản trị phân bố các gói tốt nhất trong mạng

Multicast and unicast: EIGRP sử dụng multicast và unicast để truyền các gói, nó

không sử dụng broadcast, địa chỉ multicast được sử dụng cho EIGRP là 224.0.0.10

2.4 THIẾT LẬP QUAN HỆ LÁNG GIỀNG

Hình 1 Các router gửi gói tin hello.

Mỗi router gửi các gói hello ra các cổng EIGRP của nó, router hàng xóm liền kề với chúng (láng giềng) bằng cách gửi định kỳ các gói hello, hello được gửi đi theo chu kỳ

là 5 giây/lần Có một loạt cách thông số được gửi kèm theo gói tin, các thông số ấy phải khớp nhau trên cả hai con router thì chúng mới thiết lập được quan hệ láng giềng với nhau, các thông số này gồm:

1) Giá trị AS (Autonomos System).

Về mặt cấu hình, giá trị AS này nằm ở vị trí trong câu lệnh rất giống với giá trị process –

id khi so sánh với câu lệnh cấu hình OSPF Tuy nhiên, giá trị process – id trong cấu hình OSPF chỉ có ý nghĩa local trên mỗi router và có thể khác nhau giữa các router nhưng giá trị AS trong cấu hình EIGRP bắt buộc phải giống nhau giữa các router thuộc cùng một routing domain Câu lệnh để đi vào mode cấu hình EIGRP:

R(config)#router eigrp số AS <Giá trị này bắt buộc phải giống nhau giữa các router R(config-router)#

Chúng ta cần lưu ý rằng khái niệm AS được dùng với EIGRP không phải là khái niệm AS được dùng trong các giao thức định tuyến ngoài (VD: BGP)

Với định tuyến ngoài, mỗi AS là một tập hợp các router thuộc về một doanh nghiệp nào đó cùng chung một sự quản lý về kỹ thuật, sở hữu, chính sách định tuyến và

sẽ được cấp một giá trị định danh cho AS gọi là ASN – Autonomous System Number từ

tổ chức quản lý địa chỉ Internet và số hiệu mạng quốc tế (IANA – Internet Assigned Numbers Authority) Thường các AS theo nghĩa này là các ISP hoặc các doanh nghiệp có nhiều đường đi Internet và muốn chạy định tuyến với các mạng khác ở quy mô Internet

để có được đường đi tối ưu đến các địa chỉ trên Internet Ta có thể tạm coi AS theo nghĩa này như là một hệ thống mạng của một doanh nghiệp hay một ISP EIGRP là một giao thức định tuyến trong, chạy bên trong một AS đã đề cập ở trên Kiến

trúc của EIGRP cho phép tạo nhiều process – domain khác nhau trong một AS: một số

router sẽ được gán vào một process – domain này và một số router khác lại được gán vào một process – domain khác Các router sẽ chỉ trao đổi thông tin EIGRP với các router thuộc cùng process – domain với mình Để các router EIGRP thuộc các process – domain khác nhau có thể biết được thông tin định tuyến của nhau, router biên giữa hai domain

phải thực hiện redistribute thông tin định tuyến giữa hai domain Kỹ thuật Redistribution

không được đề cập trong chương trình CCNA mà được phân tích chi tiết trong course Route của chương trình CCNP

Ta quan sát một sơ đồ ví dụ trong hình 2 Có hai AS 100 và 200 chạy định tuyến ngoài BGP với nhau Bên trong AS 100, doanh nghiệp chạy giao thức định tuyến trong EIGRP và chia thành hai process – domain là 100 và 200 Router biên đứng giữa process – domain 100 và 200 sẽ redistribute thông tin giữa hai domain để các router trên hai domain này thấy được thông tin về các subnet của nhau

Các giáo trình CCNA Student – guide và Offcial của Cisco đều gọi process – domain là AS – Autonomous System Chúng ta cần lưu ý và phân biệt khái niệm với khái niệm AS– Autonomous System được dùng trong BGP

Hình 2 AS của BGP và AS của EIGRP

 Các địa chỉ đấu nối phải cùng subnet

Để hai router thiết lập được quan hệ láng giềng với nhau, hai địa chỉ đấu nối giữa hai router phải cùng subnet

Hình 1, để R1 và R2 thiết lập được quan hệ láng giềng, bắt buộc hai địa chỉ IP1 và IP2 phải cùng subnet

 Thỏa mãn các điều kiện xác thực.

Như đã trình bày trong các bài viết trước, để tăng cường tính an ninh trong hoạt động trao đổi thông tin định tuyến, ta có thể cấu hình trên các router các password để chỉ các router thống nhất với nhau về password mới có thể trao đổi thông tin định tuyến với

nhau Hai router nếu có cấu hình xác thực thì phải thống nhất với nhau về password được cấu hình thì mới có thể thiết lập quan hệ láng giềng với nhau.

 Cùng bộ tham số K

EIGRP sử dụng một công thức tính metric rất phức tạp, là một hàm của 04 biến số: bandwidth, delay, load, reliability

Metric = f (bandwidth, delay, load, reliability)

Các biến số này lại có thể được gắn với các trọng số để tăng cường hoặc giảm bớt ảnh hưởng của chúng gọi là các tham số K gồm 5 giá trị K1, K2, K3, K4 và K5 Các router chạy EIGRP bắt buộc phải thống nhất với nhau về bộ tham số K được sử dụng để

có thể thiết lập quan hệ láng giềng với nhau

Ta thấy rằng không giống như với OSPF, EIGRP không yêu cầu phải thống nhất với nhau về cặp giá trị Hello – timer và Dead – timer (EIGRP gọi khái niệm này là Hold – timer) giữa hai neighbor Các giá trị Hello và Hold mặc định của EIGRP là 5s và 15s

Hình 3 Quá trình thiết lập quan hệ láng giềng

EIGRP router sử dụng các gói hello rất nhỏ để thực hiện việc thiết lập mối quan hệ thân mật với các router láng giềng Mặc định, hello được gửi đi theo chu kỳ là 5 giây Nếu router vẫn nhận được gói hello từ láng giềng thì nó vẫn sẽ xem như láng giềng này còn sống và các đường đi của nó vẫn còn hoạt động Bằng cách thiết lập mối quan hệ này, EIGRP router có thể thực hiện được những việc sau:

• Tự động học được đường mới khi chúng kết nối vào hệ thống mạng

• Xác định một router không còn kết nối hoặc không còn hoạt động nữa

• Phát hiện sự hoạt động trở lại của các router.

2.5 CÁC BẢNG DỮ LIỆU CỦA EIGRP

EIGRP hoạt động dựa trên 3 bảng:

• Bảng láng giềng (Neighbor table)

• Bảng cấu trúc mạng (Topology table)

• Bảng định tuyến (Routing table)

2.5.1 BẢNG LÁNG GIỀNG

Bảng láng giềng là bảng quan trọng nhất trong EIGRP

Mỗi router lưu giữ một bảng láng giềng, trong đó là danh sách các router thân mật với nó

Khi một router phát hiện và thiết lập kết nối với một láng giềng, nó sẽ ghi lại địa chỉ của láng giềng và cổng kết nối của láng giềng đó vào bảng láng giềng

Khi một láng giềng gởi gói hello, nó quảng bá cả hold-time - chính là khoảng thời

gian định kỳ gửi gói hello (hay là thông số về khoảng thời gian lưu giữ) Nếu một gói hello không được gửi trong khoảng thời gian định kỳ, khi khoảng thời gian định kỳ này hết hiệu lực, DUAL sẽ thông báo sự thay đổi trong cấu trúc mạng và thực hiện tính toán lại đường mới

Bảng láng giềng cũng bao gồm các thông tin được yêu cầu bởi RTP Sequence

number được sử dụng để so sánh các gói xác nhận (acknowledgement) với các gói dữ

liệu Thời gian truyền “khứ hồi” (round trip time) cũng được lưu trong bảng láng giềng

để ước lượng thời gian truyền lại tối ưu

Hình 4: Bảng láng giềng

Bảng láng giềng liệt kê tất cả các router sử dụng giao thức định tuyến EIGRP gần

nó Trên hình vẽ ta thấy bảng láng giềng gồm có 2 phần đó là các router kế tiếp hop Router) và địa chỉ cổng kết nối của chúng (Interface)

(Next-2.5.2 BẢNG CẤU TRÚC MẠNG