Nghiên cứu và cài đặt mô phỏng hoạt động của giao thức OSPFv3 trong triển khai hệ thống mạng VNPT huyện quỳnh phụ thái bình

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮTSỐ VIẾTTẮT 1 Global Area Network Dùng kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau GAN 5 Open Short Path First Là một gao thức định tuyến OSPF 6 Interior Gateway Pr

LỜI CẢM ƠN

Sau 15 tuần tìm hiểu và thực hiện, đồ án “Nghiên cứu và cài đặt mô phỏng hoạt động của giao thức OSPFv3 trong triển khai hệ thống mạng VNPT huyện Quỳnh Phụ - Thái Bình” đã cơ bản hoàn thành Để đạt được kết

quả này, em đã nỗ lực hết sức đồng thời cũng nhận được rất nhiều sự quantâm, giúp đỡ, ủng hộ của các thầy cô, bạn bè Trước hết, em xin gửi lời cảm ơntới các thầy cô trong bộ Mạng máy tính & Truyền thông trường Đại học Côngnghệ thông tin & Truyền thông đă giúp đỡ em trong việc trang bị kiến thức đểhoàn thành đồ án này Trong quá trình làm đồ án này em đã nhận được sự quan

tâm hướng dẫn nhiệt tình từ phía thầy giáo Thạc sỹ Trần Duy Minh Trong quá

trình làm đồ án em đã được thầy tạo điều kiện về tài liệu cũng như các kiến thứcliên quan giúp em hoàn thành tốt đồ án này Vì vầy em xin gửi lời cảm ơn chân

thành nhất tới thầy Ths.Trần Duy Minh

Em xin cảm ơn các bạn bè trong lớp, các anh chị, đóng góp ý kiến cho emtrong quá trình thực hiện đồ án

Đồ án đã hoàn thành với một số kết quả nhất định, tuy nhiên vẫn không tránh khỏi sai sót Kính mong sự cảm thông và đóng góp ý kiến từ các thầy cô

và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn !

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Tô Thị Thủy

LỜI CAM ĐOAN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định và đáp ứng đượcnhu cầu đề ra, bản thân em đã cố gắng nghiên cứu, học tập và làm việc trong thời

gian dài cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Thạc Sỹ Trần Duy Minh và các bạn sinh viên cùng bộ môn Em đã tham khảo một số tài liệu nêu

trong phần “tài liệu tham khảo” và không sao chép nội dung từ bất kỳ đồ án nàokhác Toàn bộ đồ án là do em xây dựng nên

Em xin cam đoan những lời nói trên là hoàn toàn đúng sự thật mọi thôngtin sai lệch em xin hoàn toàn chịu trách nhiện trước hội đồng

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Tô Thị Thủy

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13

1.1 Tổng quan về đề tài 13

1.1.1 Lý do chọn đề tài 13

1.1.2 Mục tiêu đề tài 13

1.1.3 Phạm vi đối tượng của đề tài 13

1.1.4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 13

1.2 Lý thuyết cơ bản về mạng máy tính 14

1.3 Lý thuyết cơ bản về mạng diện rộng WAN 15

1.3.1 Định nghĩa WAN 15

1.3.2 Các kiểu kết nối trong WAN 17

1.4 Các giao thức định tuyến (Routing Protocol) 20

1.4.1 Bộ giao thức TCP/IP 20

1.4.2 Giao thức Liên mạng (Internet Protocol) 22

1.4.3 Giao thức định tuyến (Routing Protocol) 23

1.5 Địa chỉ IP 26

1.5.1 Khái niệm địa chỉ IP 26

1.5.2 Địa chỉ IP public và IP private 27

1.5.3 Lớp địa chỉ 28

1.5.4 Mặt nạ mạng Subnet mask 29

1.5.5 Địa chỉ Default Gateway 30

1.6 Những hạn chế của IPv4 30

1.7 Tổng quan về sự khác biệt giữa địa chỉ IPV6 và địa chỉ IPV4 32

CHƯƠNG 2: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPFV3 34

2.1 Giới thiệu chung về giao thức OSPF (Open Short Path First) 34

2.2 Nguyên nhân sự ra đời của IPv6 38

2.3 Tổng quan địa chỉ IPV6 40

2.4 Cấu trúc địa chỉ IPv6 41

2.4.1 Cách biểu diễn địa chỉ IPv6 41

2.4.2 Không gian địa chỉ IPv6 43

2.5 Phân loại địa chỉ IPv6 44

2.5.1 Địa chỉ unicast (truyền thông đơn hướng) 44

2.5.2 Địa chỉ Multicast 45

2.5.3 Địa chỉ Anycast 46

2.6 Giao thức định tuyến OSPFv3 47

2.6.1 Giới thiệu chung 47

2.6.2 Các ưu điểm của giao thức OSPFv3 so với OSPFv2 47

2.6.3 Gói tin OSPFv3 49

2.7 Tổng quan về OSPFv3 LSA 52

2.8 Định dạng LSA của OSPFv3 54

2.8.1 Bộ định tuyến LSA 54

2.8.2 Mạng LSA 56

2.8.3 Tiền tố LSA liên khu vực 56

2.8.4 Bộ định tuyến LSA liên khu vực 57

2.8.5 Định dạng AS-External LSA 58

2.8.6 Định dạng Link LSA 60

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT VÀ CẤU HÌNH MÔ PHỎNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF v3 TRONG THIẾT KẾ MẠNG VNPT HUYỆN QUỲNH PHỤ - THÁI BÌNH 63

3.1 Giới thiệu về đơn vị 63

3.1.1 Chức năng chính của VNPT Huyện Quỳnh Phụ 63

3.1.2 Tổ chức bộ máy của VNPT Huyện Quỳnh Phụ 63

3.2 Hiện trạng hệ thống mạng của chi nhánh 67

3.3 Đề xuất hệ thống mới, sự cần thiết phải xây dựng một hệ thống mới 67

3.4 Giới thiệu và hướng dẫn sử dụng Packet Tracer 5.3.1 68

3.5 Thiết kế và cấu hình hệ thống mạng VNPT huyện Quỳnh Phụ - Thái Bình 69

3.5.1 Cấu hình hostname cho các Router 69

3.5.2 Cấu hình địa chỉ IPv6 tĩnh cho các Interface 69

3.5.3 Sử dụng lệnh ping để kiểm tra các kết nối 70

3.5.4 Dùng lệnh show ipv6 interface or show ipv6 interface brief để xem

chi tiết về các Interface 71

3.5.5 Bật giao thức định tuyến IPv6 71

3.5.6 Cấu hình OSPFv3 71

3.5.7 Kiểm tra bảng định tuyến của các Router: show ipv6 route 72

3.6 Một số kết quả đạt được 73

KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Mạng hình sao (Star) 18

Hình 1.2 Mạng hình vòng (Ring) 19

Hình 1.3 Mạng chu trình (Loop) 19

Hình 1.4 Mạng trục tuyến tính (Bus) 20

Hình 1.5 Mạng dạng cây (Tree) 20

Hình 1.6 Mạng kết nối hỗn hợp 21

Hình 1.7 Mô hình OSI và TCP/IP 22

Hình 1.8 Kiến trúc mô hình TCP/IP 22

Hình 1.9 Mô hình di chuyển các gói tin qua tầng mạng 24

Hình 1.10 Mô hình một số giao thức định tuyến 25

Hình 1.11 Giao thức sử dụng vector khoảng cách 26

Hình 1.12 Giao thức sử dụng thuật toán Dijkstra’s 27

Hình 1.13 Mô hình thực hiện NAT của địa chỉ IPv4 33

Hình 2.1 Mô hình ABR và ASBR 36

Hình 2.2 Gói tin hello của OSPF 37

Hình 2.3 Mô hình OSPF Metric 38

Hình 2.4 Sự phát triển của địa chỉ IP 41

Hình 2.5 Địa chỉ IP phiên bản 6 (IPv6 Address) 42

Hình 2.6 Sự rút gọn địa chỉ (Abbreviated Address) 43

Hình 2.7 Sự rút gọn địa chỉ có số 0 liên tiếp 43

Hình 2.8 Địa chỉ CIDR (CIDR Address) 44

Hình 2.9 Cấu trúc địa chỉ (Address Structure) 44

Hình 2.10 Cơ chế phân bổ địa chỉ 45

Hình 2.11 Unicast mở nhiều kết nối tới các máy tính khách hàng 45

Hình 2.12 Kết nối Multicast 46

Hình 2.13 Cấu trúc địa chỉ Multicast 46

Hình 2.14 Phạm vi của địa chỉ IPv6 47

Hình 2.15 Cấu trúc địa chỉ Anycast 47

Hình 2.16 Tiêu đề gói tin của OSPFv3 51

Hình 2.17 Gói tin Hello của OSPFv3 52

Hình 2.18 Thông điệp mô tả cơ sở dữ liệu của OSPFv3 52

Hình 2.19 LSA header của OSPFv3 53

Hình 2.20 Trường tiêu đề Link State Type của OSPFv3 53

Hình 2.21 Bộ định tuyến LSA của OSPFv3 56

Hình 2.22 OSPFv3 Network LSA 57

Hình 2.23 OSPFv3 Inter-Area Prefix LSA 58

Hình 2.24 OSPFv3 Inter-Area Router LSA 59

Hình 2.25 OSPFv3 AS-External LSA 60

Hình 2.26 OSPFv3 Link LSA 61

Hình 2.27 Trường Prefix Options 62

Hình 3.1 Sơ đồ quan hệ thông tin trong trụ sở VNPT Huyện Quỳnh Phụ 66 Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống mạng nghiệp vụ VNPT Huyện Quỳnh Phụ 67

Hình 3.3 Giao diện chương trình mô phỏng Cisco Packet Tracer 69

Hình 3.4 Mô phỏng cấu hình hệ thống mạng VNPT huyện Quỳnh Phụ theo thức OSPFv3 70

Hình 3.5 Kiểm tra kết nối giữa các trạm của các Xã (Ping PC0-PC1) 74

Hình 3.6 Kiểm tra kết nối từ trạm của Xã tới Huyện 74

Hình 3.7 Kiểm tra kết nối từ trạm của Xã tới Huyện (Ping từ PC1 – cổng S0/0/1 của R2) 75

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

SỐ

VIẾTTẮT

1 Global Area Network Dùng kết nối máy tính từ

các châu lục khác nhau GAN

5 Open Short Path First Là một gao thức định tuyến OSPF

6 Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến nội IGP

7 Routing Information

Protocol Là một giao thức định tuyến RIP

8 Internet Protocol version 6 Giao thức liên mạng thế hệ

Tập đoàn Bưu chính Viễn

12 Asynchronous Transfer

13 Intergrated Services Digital

Network

Mạng số các dịch vụ tích

16 Internet protocol suite Bộ giao thức lien mạng TCP/

Variable Length Subnet

Masking Chia một địa chỉ mạng

thành các mạng con VLSM

20 Area border routers Khu vực biên thiết bị định

21 AS boundary routers AS bộ định tuyến biên ASBR

23 Backup Designated router Định tuyến có hướng ngược BDR

24 Link-State Advertisements Thông điệp mà ruoter

Management Protocol Hỗ trợ cho multicas IGMP

28 Classless Inter-Domain

Routing

Tổng hợp địa chỉ các mạngcon thành một supper

subnet

CIDR

LỜI MỞ ĐẦU

Đứng trước sự phát triển mạnh mẽ của CNTT đặc biệt là trong lĩnh vựcmạng máy tính thì ngoài việc giải quyết vấn đề về lưu lượng cho mạng thì địa chỉcủa các thiết bị mạng như địa chỉ của các máy tính, máy in, mail server, webserver, dịch vụ ADSL, dịch vụ Internet qua đường cáp truyền hình (IPTV), pháttriển các mạng giáo dục, game trực tuyến, thiết bị di động tham gia vào mạngInternet, truyền tải thoại, audio, video trên mạng… là một trong những vấn đềnan giải cần phải được quan tâm thực sự

OSPF là một giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết đượctriển khai dựa trên các chuẩn mở OSPF được mô tả trong nhiều RFC của IETF(Internet Engineering Task Force) Chuẩn mở ở đây có nghĩa là OSPF được sửdụng trên tất cả thiết bị định tuyến của nhiều nhà sản xuất khác nhau, không cótính độc quyền Nếu so sánh với RIP version 1 và version 2 thì OSPF là một giaothức định tuyến nội (IGP) tốt hơn vì khả năng mở rộng của nó OSPF khắc phụcđược các nhược điểm của RIP và nó là một giao thức định tuyến mạnh, có khảnăng mở rộng, phù hợp với các hệ thống mạng hiện đại OSPF có thể được cấuhình từ đơn vùng cho mạng nhỏ cho đến đa vùng sử dụng cho các mạng vừa vàlớn OSPFv3 là một giao thức định tuyến cho IPv6 Hoạt động của nó vẫn dựatrên OSPFv2 và có gia tăng thêm một số tính năng OSPF là một giao thức địnhtuyến đường liên kết (link-state), trái ngược với một giao thức vector khoảngcách Ở đây, một link như là một Interface trên thiết bị mạng Một giao thức link-state quyết định tuyến đường dựa trên trạng thái của các liên kết kết nối từ nguồnđến đích

Hiện nay, địa chỉ của các máy tính trên Internet đang được đánh số theothế hệ địa chỉ phiên bản 4 (IPv4) gồm 32 bit Đứng trước sự phát triển mạnh

mẽ về số lượng thiết bị mạng như vậy thì xảy ra nguy cơ thiếu hụt không gianđịa chỉ IPv4 là điều sẽ không tránh khỏi và những hạn chế trong công nghệ vànhững nhược điểm của IPv4 đã thúc đẩy sự ra đời của một thế hệ địa chỉInternet mới là IPv6

Phiên bản IPv6 là một phiên bản địa chỉ mới của Internet IPv6 được thiết

kế với hy vọng khắc phục những hạn chế vốn có của địa chỉ IPv4 như hạn chế vềkhông gian địa chỉ, cấu trúc định tuyến và bảo mật, đồng thời đem lại những đặctính mới thỏa mãn các nhu cầu dịch vụ của thế hệ mạng mới như khả năng tựđộng cấu hình mà không cần hỗ trợ của máy chủ DHCP, cấu trúc định tuyến tốthơn, hỗ trợ tốt hơn cho multicast, hỗ trợ bảo mật và cho di động tốt hơn Hiệnnay IPv6 đã được chuẩn hóa từng bước, chuẩn bị đưa vào ứng dụng thực tế trongtương lai Vì vậy em chọn đề tài này làm đồ án tốt nghiệp

Trong nội dung đồ án này, em xin trình bày 3 chương :

Chương 1: Cơ sở lý thuyết.

Chương 2: Giao thức định tuyến trong OSPFv3.

Chương 3: Khảo sát và cấu hình mô phỏng giao thức định tuyến OSPFv3

trong thiết kế mạng VNPT huyện Quỳnh Phụ - Thái Bình

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan về đề tài

1.1.1 Lý do chọn đề tài

Giao thức định tuyến OSPFv3 khắc phục được các nhược điểm của cácgiao thức định tuyến khácvà nó là một giao thức định tuyến mạnh, có khả năng

mở rộng, phù hợp với các hệ thống mạng hiện đại OSPFv3 có thể được cấu hình

từ đơn vùng cho mạng nhỏ cho đến đa vùng sử dụng cho các mạng vừa và lớn

1.1.2 Mục tiêu đề tài

Mục tiêu của đề tài là khảo sát, phân tích, thiết kế hệ thống mạng VNPTcủa huyện Quỳnh Phụ “Nghiên cứu và cài đặt mô phỏng hoạt động của giao thứcOSPFv3 trong triển khai hệ thống mạng VNPT huyện Quỳnh Phụ - Thái Bình”đáp ứng được nhu cầu của khách hàng trong huyện cũng như nâng cao cơ sở vậtchất hạ tầng hệ thống mạng VNPT của huyện Như vậy, đề tài cần giải quyết cáccông việc chính như sau:

- Tìm hiểu kiến thức cơ sở về mạng máy tính

- Tìm hiểu kiến thức về các giao thức định tuyến đặc biệt là giao thứcOSPFv3

- Phân tích thiết kế hệ thống mạng VNPT huyện Quỳnh Phụ

- Xây dựng demo nhỏ trên phần mềm Packet tracer mô tả hệ thống mạngVNPT huyện Quỳnh Phụ

1.1.3 Phạm vi đối tượng của đề tài.

Việc nghiên cứu và cài đặt mô phỏng hoạt động của giao thức OSPFv3trong triển khai hệ thống mạng VNPT huyện Quỳnh Phụ - Thái Bình là một côngviệc cấp thiết trong thời điểm hiện tại vì nhu cầu lắp đặt và sử dụng các dịch vụcủa VNPT của khách hàng ngày càng gia tăng do trình độ dân trí cao nhu cầu sửdụng Internet và các dịch vụ truyền hình giải trí cũng tăng theo…

1.1.4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.

Triển khai giao thức OSPFv3 trong cấu hình hệ thống mạng nhằm nâng cấp hệ thống cũ để đảm bảo cung cấp các loại hình dịch vụ Internet với chất lượng tốt nhất đến khách hàng Triển khai giao thức OSPFv3 trên nền IPv6 có những lợi ích thực tiễn như:

- Tăng tốc đọ hội tụ của gói tin

- Tăng độ ổn định cho các đường truyền, giảm hiện tượng Router flapping

- Tăng sự phân cấp địa chỉ

- Đơn giản hóa việc đặt địa chỉ Host

- Tự cấu hình địa chỉ

- Khả năng xác thực và bảo mật an ninh

- Hỗ trợ tốt hơn về chất lượng dịch vụ QoS

- Hỗ trợ tốt hơn tính năng di động

- Khả năng mở rộng

1.2 Lý thuyết cơ bản về mạng máy tính

Về cơ bản, một mạng máy tính là một số các máy tính được nối kết với nhautheo một cách nào đó Khác với các trạm truyền hình chỉ gửi thông tin đi, cácmạng máy tính luôn hai chiều, sao cho khi máy tính A gửi thông tin tới máy tính Bthì máy tính B có thể truyền lại được cho máy tính A

Các máy tính kết nối với nhau có thể chia sẻ thông tin với nhau gọi là mạnginternet

Từ nhiều máy tính riêng rẽ, độc lập với nhau nếu ta kết nối chúng lại thành mạngmáy tính thì chúng có thêm những ưu điểm sau:

+ Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích

+ Một nhóm người cùng thực hiện một đề án nếu nối mạng họ sẽ dùngchung dữ liệu của đề án, dùng chung tệp tin chính (master file) của đề án, họ traođổi thông tin với nhau dễ dàng

+ Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn, trao đổi giữa nhữngngười sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn

+ Người sử dụng trao đổi với nhau thư tín dễ dàng (E-Mail) và có thể sửdụng hệ mạng như là một công cụ để phổ biến tin tức, thông báo về một chínhsách mới, về nội dung buổi họp, về các thông tin kinh tế khác như giá cả thị

trường, tin rao vặt…

+ Rất an toàn cho dữ liệu và phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khoá cáctệp tin (files) khi có những người không đủ quyền hạn truy xuất các tệp tin

và thư mục đó

+ Phân loại mạng máy tính theo phạm vi địa lý

Mạng máy tính có thể phân bổ trên một vùng lănh thổ nhất định và có thểphân bổ trong phạm vi một quốc gia hay quốc tế

Dựa vào phạm vi phân bổ của mạng người ta có thể phân ra các loạimạng như sau:

- GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ các châu lục khácnhau Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệtinh

- WAN (Wide Area Network): Mạng diện rộng, kết nối máy tính trong nội

bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục Thông thường kếtnối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kết nốivới nhau thành GAN hay tự nó đă là GAN

- MAN (Metropolitan Area Network): kết nối các máy tính trong phạm vimột thành phố Kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyềnthông tốc độ cao (50-100 Mbit/s)

- LAN (Local Area Network): Mạng cục bộ, kết nối các máy tính trongmột khu vực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trǎm mét Kết nối được thựchiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thaycáp quang LAN thường được sử dụng trong nội bộ một cơ quan/tổ chức Các LAN

có thể được kết nối với nhau thành WAN

Trong các khái niệm nói trên,WAN và LAN là hai khái niệm hay được

sử dụng nhất

1.3 Lý thuyết cơ bản về mạng diện rộng WAN

1.3.1 Định nghĩa WAN

Mạng diện rộng WAN (wide area network) là mạng dữ liệu được thiết kế

để kết nối giữa các mạng độ thị (mạng MAN) giữa các khu vực địa lý cách xa

nhau Xét về quy mô địa lý, mạng GAN( global area network) có quy mô lớnnhất, sau đó đến mạng WAN và mạng LAN.

Các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế xây dựng mạng WAN bao gồm ITU-T,ISO, IETF, EIA, TIA WAN dùng trong vùng địa lý lớn thường cho quốc gia hay

cả lục địa, phạm vi vài trăm cho đến vài ngàn km Chúng bao gồm tập hợp cácmáy nhằm chạy các chương trình cho người dùng Các máy này thường gọi làmáy lưu trữ (host) hay còn có tên là máy chủ, máy đầu cuối (end system) Cácmáy chính được nối nhau bởi các mạng truyền thông con (communicationsubnet) hay gọn hơn là mạng con (subnet) Nhiệm vụ của mạng con là chuyển tảicác thông điệp (message) từ máy chủ này sang máy chủ khác

Mạng con thường có hai thành phần chính:

- Các đường dây vận chuyển còn gọi là mạch (circuit), kênh (channel),hay đường trung chuyển (trunk)

- Các thiết bị nối chuyển Đây là loại máy tính chuyện biệt hoá dùng đểnối hai hay nhiều đường trung chuyển nhằm di chuyển các dữ liệu giữa các máy.Khi dữ liệu đến trong các đường vào, thiết bị nối chuyển này phải chọn (theothuật toán đã định) một đường dây ra để gửi dữ liệu đó đi Tên gọi của thiết bịnày là nút chuyển gói (packet switching node) hay hệ thống trung chuyển(intermediate system) Máy tính dùng cho việc nối chuyển gọi là "bộ chọnđường" hay "bộ định tuyến" (router)

Hầu hết các WAN bao gồm nhiều đường cáp hay là đường dây điện thoại,mỗi đường dây như vậy nối với một cặp bộ định tuyến Nếu hai bộ định tuyếnkhông nối chung đường dây thì chúng sẽ liên lạc với nhau bằng cách gián tiếp quanhiều bộ định truyến trung gian khác Khi bộ định tuyến nhận được một gói dữ liệuthì nó sẽ chứa gói này cho đến khi đường dây ra cần cho gói đó được trống thì nó sẽchuyển gói đó đi Trường hợp này ta gọi là nguyên lý mạng con điểm nối điểm, haynguyên lý mạng con lưu trữ và chuyển tiếp (store-and-forward), hay nguyên lýmạng con nối chuyển gói

1.3.2 Các kiểu kết nối trong WAN

Có nhiều kiểu cấu hình cho WAN dùng nguyên lý điểm tới điểm như làdạng sao, dạng vòng, dạng cây, dạng hoàn chỉnh, dạng giao vòng, hay bất định

a Mạng hình sao

Mạng hình sao có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm

có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích Tuỳ theo yêu cầutruyền thông trên mạng mà thiết bị trung tâm có thể là bộ chuyển mạch (switch),

bộ chọn đường (Router) hoặc là bộ phân kênh (hub) Vai trò của thiết bị trungtâm này là thực hiện việc thiết lập các liên kết điểm–điểm (point–to–point) giữacác trạm

Hình 1.1 Mạng hình sao (Star)

- Ưu điểm của topo mạng hình sao :

Thiết lập mạng đơn giản, dễ dàng cấu hình lại mạng (thêm, bớt các trạm),

dễ dàng kiểm soát và khắc phục sự cố, tận dụng được tối đa tốc độ truyền củađường truyền vật lý

- Nhược điểm của topo mạng hình sao :

Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trongvòng 100m, với công nghệ hiện nay)

hiệu được lưu chuyển trên vòng theo một chuỗi liên tiếp các liên kết điểm–điểmgiữa các repeater do đó cần có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền được truyền

dữ liệu trên vòng mạng cho trạm có nhu cầu

Để tăng độ tin cậy của mạng ta có thể lắp đặt thêm các vòng dự phòng,nếu vòng chính có sự cố thì vòng phụ sẽ được sử dụng

Mạng hình vòng có ưu nhược điểm tương tự mạng hình sao, tuy nhiênmạng hình vòng đòi hỏi giao thức truy nhập mạng phức tạp hơn mạng hình sao

Hình 1.4 Mạng trục tuyến tính (Bus)

Khi một trạm truyền dữ liệu tín hiệu được quảng bá trên cả hai chiều củabus, tức là mọi trạm còn lại đều có thể thu được tín hiệu đó trực tiếp Đối với cácbus một chiều thì tín hiệu chỉ đi về một phía, lúc đó các terminator phải đượcthiết kế sao cho các tín hiệu đó phải được dội lại trên bus để cho các trạm trênmạng đều có thể thu nhận được tín hiệu đó Như vậy với topo mạng trục dữ liệuđược truyền theo các liên kết điểm–đa điểm (point–to–multipoint) hay quảng bá(broadcast)

Ưu điểm: Dễ thiết kế, chi phí thấp

Nhược điểm: Tính ổn định kém, chỉ một nút mạng hỏng là toàn bộ mạng

bị ngừng hoạt động

d Mạng dạng cây

Hình 1.5 Mạng dạng cây (Tree)

e Mạng kết nối hỗn hợp

Ngoài các hình trạng mạng cơ bản chuẩn, còn có thể kết hợp hai hay nhiềuhình trạng mạng cơ bản lại với nhau tạo ra các hình trạng mở rộng nhằm tậndụng những ưu điểm, khắc phục những nhược điểm của từng loại mạng riêng khichúng chưa được kết hợp với nhau Tùy từng hoàn cảnh cụ thể để thiết kế cấutrúc mạng phù hợp nhất, đó cũng là nhiệm vụ của những chuyên viên cơ sởmạng Hình dưới đây minh họa một mạng kết nỗi hỗn hợp:

sử dụng cho việc kết nối mạng và giao thức TCP để đảm bảo việc truyền dữ liệumột cách tin cậy.

Hình bên dưới cho thấy sự giống và khác nhau giữa 2 mô hình OSI vàTCP/IP:

Hình 1.7 Mô hình OSI và TCP/IP

Chi tiết kiến trúc của mô hình TCP/IP:

Hình 1.8 Kiến trúc mô hình TCP/IP

1.4.2 Giao thức Liên mạng (Internet Protocol)

Giao thức IP: Giao thức Liên mạng là một giao thức hướng dữ liệu được sử dụng bởi các máy chủ nguồn và đích để truyền dữ liệu trong một liên mạng chuyển mạch gói IP được sử dụng ở tầng 3 (network layer) của mô hình OSI hay ở tần 2(internet layer) của mô hình TCP/IP Thực chất, Internet là mạng của các mạng nối với nhau qua bộ định tuyến (Router) IP là giao thức được sử dụng để hướng các gói dữ liệu đến nút mạng mà nó cần đến Mục đích ra đời của IP là để thống nhất việc sử dụng các máy chủ và Router IP cho phép kết nối các loại mạng khácnhau mà không làm gián đoạn hoạt động của mạng

Dữ liệu trong một liên mạng IP được gửi theo các khối được gọi là các

gói (packet hoặc datagram) Cụ thể, IP không cần thiết lập các đường truyền

trước khi một máy chủ gửi các gói tin cho một máy khác mà trước đó nó chưatừng liên lạc với Các thiết bị định tuyến (router, switch layer 3, firewall…) liênmạng chuyển tiếp các gói tin IP qua các mạng tầng liên kết dữ liệu được kết nốivới nhau

Giao thức IP cung cấp một dịch vụ gửi dữ liệu không đảm bảo, nghĩa là nóhầu như không đảm bảo gì về gói dữ liệu Gói dữ liệu có thể đến nơi mà khôngcòn nguyên vẹn, nó có thể đến không theo thứ tự (so với các gói khác được gửigiữa hai máy nguồn và đích đó), nó có thể bị trùng lặp hoặc bị mất hoàn toàn.Nếu một phần mềm ứng dụng cần được bảo đảm, nó có thể được cung cấp từ nơikhác, thường từ các giao thức giao vận nằm phía trên IP

Cách gói tin di chuyển qua các tầng mạng:

Hình 1.9 Mô hình di chuyển các gói tin qua tầng mạng

IP addressing: Giao thức IP sử dụng các địa chỉ IP để đánh địa chỉ chomột thiết bị trong vùng mạng như máy tính (host) và các router Đánh địa chỉ làcông việc cấp địa chỉ IP cho các máy đầu cuối, cùng với việc phân chia và lậpnhóm các mạng con của các địa chỉ IP để thuận tiện trong việc định tuyến Việcđịnh tuyến IP được thực hiện bởi tất cả các máy chủ, nhưng đóng vai trò quantrọng nhất là các thiết bị định tuyến liên mạng đó chính là router

1.4.3 Giao thức định tuyến (Routing Protocol)

Một trong những chức năng cơ bản được cung cấp bởi giao thức IP đó làkhả năng hình thành các liên kết giữa các mạng vật lý với nhau Một hệ thốngthực hiện chức năng này gọi là một bộ IP router Trong một mạng intranet thì cácmáy tính được liên kết và giao tiếp với nhau thông qua các router, và các router

có chức năng định tuyến các gói tin Để thực hiện được điều đó, trên mỗi mộtrouter đều phải có một hệ thống các đường đi đến mỗi một vùng mạng được hìnhthành bởi một giao thức định tuyến Giao thức này sẽ dựa trên một thuật toánnhất định để quy định và tìm đường hay là định tuyến các gói tin

Một giao thức định tuyến là một giao thức quy định cách làm thế nào đểgiao tiếp được với nhau, cho phép họ lựa chọn các tuyến đường giữa hai nút trênmạng máy tính, sự lựa chọn của tuyến đường này đang được thực hiện bởi thuậttoán định tuyến.

Hình 1.10 Mô hình một số giao thức định tuyến

Trên thực tế có nhiều giao thức định tuyến khác nhau được áp dụng chotừng hệ thống mạng khác nhau:

+ Interior Getway protocols (IGPs): cho phép trao đổi thông tin định

tuyến trong một Autonomous System Ví dụ như: RIP (routing informationprotocol), OSPF (open short path first)

+ Exterior Getway Protocols (EGPs): cho phép trao đổi thông tin định

tuyến giữa các Autonomous System.Ví dụ như: BGP (border getway protocol)

+ Distance vecter protocols: Sử dụng thuật toán vecter khoảng cách, tính

toán khoảng cách ngắn nhất giữa các nút mạng được biết đến như thuật toánbellman-ford

Hình 1.11 Giao thức sử dụng vector khoảng cách

Các giao thức sử dụng distance vecter:

+ RIP (Routing Information Protocol): sử dụng hop count (số router) để

làm metric (max 15 hop count) Đếm số hop count để tìm đường đi ngắn nhất Có

2 loại là Rip version 1 và Rip version 2

+ EIGRP (Enhanced Interior Getway Routing Protocol): sử dụng thuật

toán DUAL (Diffusing Update Algrorithm) để tính toán đường đi ngắn nhất

Link state protocols:

+ Sử dụng thuật toán Dijksta’s để tìm đường đi ngắn nhất Thuật toán nàytích lũy chi phí dọc theo mỗi con đường, từ nguồn tới đích

Hình 1.12 Giao thức sử dụng thuật toán Dijkstra’s

+ Giao thức được sử dụng là OSPF (Open Short Path First)

Ở đồ án này tập trung vào nghiên cứu giao thức định tuyến OSPF đặc biệt là giaothức OSPF version 3

1.5 Địa chỉ IP

1.5.1 Khái niệm địa chỉ IP

Mỗi máy trên mạng TCP/IP hay còn gọi là trạm TCP/IP được nhận dạngbằng 1 địa chỉ IP logic Mỗi trạm hay mỗi thiết bị mạng sử dụng TCP/IP đểtruyền thông cần có 1 địa chỉ IP duy nhất

Địa chỉ IP cho biết vị trí của một hệ thống trong một mạng giống như địachỉ xác định ngôi nhà trên một con đường nào đó Tương tự như một khu dân

cư Địa chỉ IP phải là duy nhất trên toàn cầu và phải được viết dưới một địnhdạng chuẩn

Mỗi địa chỉ IP được chia thành 2 phần: Phần địa chỉ mạng (Net ID) vàPhần địa chỉ trạm (Host ID)

Net ID: Dùng để nhận dạng những hệ thống trong cùng một khu vực vật

lý còn được gọi là phân đoạn (Segment) Mọi hệ thống trong cùng một phân đoạn

phải có cùng địa chỉ mạng và phần địa chỉ này phải là duy nhất trong số cácmạng hiện có.

Host ID: Dùng để nhận dạng một trạm làm việc, một máy chủ, một Routerhoặc một trạm TCP/IP trong một phân đoạn Phần địa chỉ trạm cũng phải là duynhất trong một mạng

Giống địa chỉ bưu điện gồm 2 phần: MÃ BƯU ĐIỆN – SỐ NHÀ,TÊNĐƯỜNG Địa chỉ IP cũng gồm 2 phần: NET ID – HOST ID

Phần đầu tiên, NET ID nhận dạng mạng mà máy tính nối tới, tất cả máytính trong cùng mạng phải có cùng NET ID giống như mọi nhà trong cùng quậnphải có cùng MÃ BƯU ĐIỆN

Phần thứ hai, HOST ID xác định máy tính, router hoặc thiết bị mạng kháctrong mạng HOST ID phải là duy nhất trong 1 mạng giống như SỐ NHÀ,TÊNĐƯỜNG phải là duy nhất trong một quận Hai máy tính có thể có cùng HOST IDnếu NET ID của chúng khác nhau, giống như hai ĐƯỜNG có thể cùng tên nếunhư chúng thuộc 2 quận khác nhau

Sự kết hợp giữa NET ID và HOST ID cho phép nhận dạng duy nhất mỗimáy tính riêng biệt

Các địa chỉ IP có chiều dài 32 bit được chia thành 4 dãy Mỗi dãy gồm8bit (1Byte), mỗi Byte được phân cách = 1 dấu “.”, 1 Byte là 1 giá trị nằmtrong khoảng từ 0-255 Cách biểu diễn như vậy gọi là “Kí hiệu thập phân dấuchấm” (Dotted-Decimal Notation) để cho mọi người sử dụng nhớ địa chỉ mộtcách dễ dàng

1.5.2 Địa chỉ IP public và IP private.

khối địa chỉ đến một số nhà các Internet Service Provider (ISP) lớn và các ISPlớn này sau đó sẽ gán những khối nhỏ hơn cho các đại lý và các ISP nhỏ hơn.

ISP sẽ cấp một IP Public cho mỗi máy tính của bạn để các máy tính này

có thể kết nối trực tiếp đến ISP Các địa chỉ này được cấp 1 cách tự động dến mỗimáy tính khi máy tính kết nối và có thể là địa chỉ tĩnh nếu đường line của các tổchức, cá nhân thuê riêng hay các tài khoản Dial-up

Địa chỉ IP private:

IANA đã dự trữ một ít địa chỉ IP mà các địa chỉ này không bao giờ được

sử dụng trên Internet Những địa chỉ IP Private này được sử dụng cho nhữngHost yêu cầu có IP để kết nối nhưng không cần được thấy trên các mạng Public

Ví dụ, một user kết nối những máy tính trong mạng TCP/IP ở nhà thì ko cần cấpmột địa chỉ IP Public cho mỗi Host User có thể lấy những khoảng IP để cungcấp địa chỉ cho các Host trong mạng

Những host có địa chỉ IP Private có thể kết nối đến Internet bằng cách sửdụng một Proxy Server hay một máy tính chạy Windows Server 2003 đã cấuhình như là một Network Address Translation (NAT) Server Windows Server

2003 cũng tích hợp chức năng Internet Connection Sharing (ICS) để cung cấpdịch vụ NAT đơn giản cho các Client trong mạng Private

1.5.3 Lớp địa chỉ

Có 5 lớp địa chỉ IP để tạo các mạng có kích thước khác nhau gồm: Lớp A,Lớp B, Lớp C, Lớp D, Lớp E

TCP/IP hỗ trợ gán địa chỉ lớp A, lớp B, lớp C cho các trạm

Các lớp này có chiều dài phần NET ID và HOST ID khác nhau nên sốlượng mạng và số lượng trạm trên mỗi mạng cũng khác nhau:

Lớp A: Được gán cho các mạng có kích thước cực lớn Trong lớp địa chỉnày Byte đầu tiên xác định NET ID, Bit cao nhất của Byte này luôn được đặt là

0 3 Byte còn lại xác định Host ID Do đó lớp A có thể cấp cho 126 Mạng với16.777.214 Trạm trên mỗi Mạng

Lớp B: Được gán cho các Mạng có kích thước vừa và lớn Trong lớp địachỉ này 2 Byte đầu tiên xác định NET ID, 2 Bit cao nhất của Byte đầu tiên luôn

được đặt là 1 0 2 Byte còn lại xác định Host ID Do đó lớp B có thể cấp cho16.384 Mạng với 65.534 trạm trên mỗi mạng.

Lớp C: Được gán cho các Mạng có kích thước nhỏ Trong lớp địa chỉ này

3 Byte đầu tiên xác định NET ID, 3 Bit cao nhất của Byte đầu tiên luôn được đặt

là 1 1 0 Byte cuối cùng xác định Host ID Do đó lớp C có thể cấp cho 2.097.152Mạng với 254 trạm trên mỗi mạng

Lớp D: Các địa chỉ lớp này sử dụng cho truyền đa hướng (Multicast) 1nhóm Multicast có thể chứa một hoặc nhiều Trạm Trong lớp này 4 Bit cao nhấtcủa Byte đầu tiên luôn được đặt là 1 1 1 0, các Bit còn lại định nghĩa nhómMulticast Địa chỉ lớp D không được chia thành Net ID và Host ID Cácgói(Packets) Multicast được truyền tới 1 nhóm Trạm cụ thể và chỉ có các Trạmđăng kí vào nhóm này mới nhận được gói

Lớp E: Là lớp địa chỉ thực nghiệm, nó không được thiết kế cho mục đích

sử dụng chung Lớp E được dự phòng cho các ứng dụng tương lai Các Bit caonhất của Byte đầu tiên luôn được đặt là 1 1 1 1

Tổng số IP có thể sử dụng là : 3.720.314.628

1.5.4 Mặt nạ mạng Subnet mask

Để biết trạm đích thuộc mạng cục bộ hay ở xa Trạm nguồn cần một thôngtin khác Thông tin này chính là Subnet mask

Subnet mask là một địa chỉ 32 bit được sử dụng để che 1 phần của địa chỉ

IP Bằng cách này các máy tính có thể xác định đâu là Net ID và đâu là Host IDtrong 1 địa chỉ IP

Mỗi Trạm trong mạng TCP/IP yêu cầu có 1 Subnet mask Nó được gọi làSubnet mask mặc định, nếu nó chưa được chia Subnet (và vì vậy nó chỉ có 1Subnet đơn), và được gọi là Subnet mask tùy ý nếu nó được chia thành nhiềuSubnet mask

Vd: 1 số 32bit tiêu biểu cho 1 Subnet mask mặc định được dùng bởinhững Trạm đã cấu hình với 1 địa chỉ lớp C (vd 192.168.20.50) là :

11111111 11111111 11111111 00000000 (255.255.255.0) Khi 1 trạm cóđịa chỉ 192.168.20.50 gởi gói tin đến địa chỉ 192.168.50.20 Đầu tiên, Trạm sẽthực hiện phép tính AND giữa địa chỉ cục bộ với Subnet mask mặc định cục bộ

Bởi vì khi thực hiện phép tính AND 2 số, bất kì số nào AND với 0 sẽ là 0, vàAND với 1 sẽ là chính nó => khi AND 192.168.20.50 với 255.255.255.0 kết quả

là 192.168.20.0 Máy trạm sau đó sẽ thực hiện phép tính AND giữa địa chỉ đíchvới Subnet mask giống trên TCP/IP sau đó sẽ so sánh kết quả những giá trị từ 2phép tính AND Nếu 2 giá trị đồng nhất thì Trạm TCP/IP kết luận đích kia là trênSubnet cục bộ Nếu 2 giá trị khác nhau thì Trạm xác định đích kia là ở xa

1.5.5 Địa chỉ Default Gateway

Khi 1 trạm trong TCP/IP cần truyền thông tin với 1 Trạm trên mạng khácthì nó phải thông qua 1 Router Router được gắn nhiều Interface (card mạng) kếtnối đến các mạng riêng biệt, Routing là quá trình nhận những gói IP tại 1Interface và gởi những gói này ra 1 Interface khác hướng về 1 đích cuối cùng.Với 1 host được cấp trên mạng TCP/IP thì Default Gateway là địa chỉ củaRouter, nằm trong 1 phạm vi Broadcast, nó được cấu hình để đưa những luồng IPđến Mạng khác

Khi 1 máy tính cố gắng truyền đạt thông tin đến 1 trạm khác trên mạng IP,máy tính sẽ dùng Subnet mask để xác định Trạm đích là cục bộ (Local) hay ở xa(Remote) Nếu đích là 1 trạm trên 1 phân đoạn mạng cục bộ, máy tính sẽ đơngiản gởi 1 gói tin đến mạng cục bộ bằng cách truyền cho tất cả (Broadcast) Nếuđích là 1 Trạm ở xa, máy tính sẽ đưa gói tin đến Default Gateway đã được xácđịnh trong TCP/IP Properties Router được ghi rõ tại địa chỉ Default Gateway sau

đó sẽ chịu trách nhiệm đưa gói tin đến Mạng 1 cách chính xác

1.6 Những hạn chế của IPv4

Sự cạn kiệt địa chỉ IPv4: theo số liệu của những tổ chức quản lý địa chỉquốc tế thì không gian địa chỉ IPv4 đã được sử dụng trên 60% Những công nghệgóp phần giảm nhu cầu địa chỉ IP như NAT, DHCP cấp địa chỉ tạm thời được sửdụng rộng rãi Tuy nhiên, hiện nay nhu cầu địa chỉ tăng rất lớn do những nguyênnhân như Internet phát triển tại những khu vực dân đông như Trung Quốc, ẤnĐộ; những dạng dịch vụ mới đòi hỏi không gian địa chỉ IP cố định…

Cấu trúc định tuyến không hiệu quả: địa chỉ IPv4 có cấu trúc định tuyếnvừa phân cấp, vừa không phân cấp Mỗi bộ định tuyến (router) phải duy trì bảng

thông tin định tuyến lớn, đòi hỏi router phải có dung lượng bộ nhớ lớn IPv4cũng yêu cầu router phải can thiệp xử lý nhiều đối với gói tin IPv4.

Những hạn chế về tính bảo mật và kết nối đầu cuối – đầu cuối: khôngcung cấp phương tiện mã hóa dữ liệu, chủ yếu sử dụng bảo mật ở mức ứng dụng.Nếu áp dụng IPSec (Internet Protocol Security) là một phương thức bảo mật phổbiến tại tầng IP, mô hình bảo mật chủ yếu là bảo mật lưu lượng giữa các mạng,việc bảo mật lưu lượng đầu cuối – đầu cuối được sử dụng rất hạn chế Mặc khác,

để giảm nhu cầu sử dụng địa chỉ, hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến côngnghệ biên dịch NAT Trong đó, máy chủ biên dịch địa chỉ can thiệp vào gói tintruyền tải và thay thế trường địa chỉ để các máy tính gắn địa chỉ riêng (private) cóthể kết nối vào mạng Internet Nhưng công nghệ biên dịch NAT lại luôn tồn tạinhững nhược điểm như:

- Khó thực hiện được kết nối điểm – điểm và gây trễ: làm khó khăn và ảnhhưởng tới nhiều dạng dịch vụ (mạng riêng ảo - VPN, dịch vụ thời gian thực) Đốivới nhiều dạng dịch vụ cần xác thực cổng (port) nguồn /đích, sử dụng NAT làkhông thể được Trong khi đó, các ứng dụng mới hiện nay, đặc biệt các ứng dụngkhách - chủ ngày càng đòi hỏi kết nối trực tiếp đầu cuối – đầu cuối

- Việc gói tin không được giữ nguyên tình trạng từ nguồn tới đích, cónhững điểm trên đường truyền tải tại đó gói tin bị can thiệp, như vậy tồn tạinhững lỗ hổng về bảo mật

Hình 1.13 Mô hình thực hiện NAT của địa chỉ IPv4

1.7 Tổng quan về sự khác biệt giữa địa chỉ IPV6 và địa chỉ IPV4

Địa chỉ IPv6 có chiều dài gấp bốn lần chiều dài địa chỉ IPv4, gồm 128bits IPv6 là phiên bản kế thừa của IPv4, thường được biểu diễn ở dạnghexadecimal Tuy nhiên, địa chỉ IPv6 và địa chỉ IPv4 có nhiều điểm khác biệt vớinhau được thể hiện trong bảng sau:

Độ dài địa chỉ là 32 bits (4 byte) Độ dài địa chỉ là 128 bits (16 bytes) IPsec chỉ là tùy chọn IPsec được gắn liền với IPv6

Phần đầu của địa chỉ IPv4 không có

trường xác định luồng dữ liệu của gói

tin cho các bộ định tuyến để xử lý QoS

Trường nhãn dòng cho phép xác địnhluồng gói tin để các bộ định tuyến cóthể đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS Việc phân đoạn được thực hiện bởi cả

bộ định tuyến và máy chủ gửi gói tin

Việc phân đoạn chỉ được thực hiện bởimáy Việc phân đoạn chỉ được thựchiện bởi máy chủ phía gửi mà không

có sự tham gia của bộ định tuyến

Phần đầu có chứa trường Checksum

Không có trường kiểm tra trong IPv6Phần đầu

Phần đầu có chứa nhiều tùy chọn Tất cả các tùy chọn có trong Phần đầu

Sử dụng giao thức IGMP để quản lý

xác định địa chỉ cổng Gateway mặc

định phù hợp nhất, là tùy chọn

tuyến (Router Advertisement) vàICMP dò tìm bộ định tuyến thay choICMP tìm kiếm định tuyến , là bắtbuộc

Địa chỉ quảng bá truyền thông tin đến

tất cả các nút trong một mạng con

Trong IPv6 không tồn tại địa chỉquảng bá, thay vào đó là địa chỉ truyềnthông nhóm

Thiết lập cấu hình bằng thủ công hoặc

sử dụng DHCP

Cho phép cấu hình tự động, không sửdụng nhân công hay cấu hình quaDHCP

Địa chỉ máy chủ được lưu trong DNS

với mục đích ánh xạ sang địa chỉ IPv4

Địa chỉ máy chủ được lưu trong DNSvới mục đích ánh xạ sang địa chỉ IPv6

Hỗ trợ gói tin kích thước 576 bytes (có

thể phân đoạn)

Hỗ trợ gói tin kích thước 1280 bytes(không cần phân đoạn)

Bảng 1.1 Sự khác biệt giữa địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6

CHƯƠNG 2: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF V 3

2.1 Giới thiệu chung về giao thức OSPF (Open Short Path First)

OSPF là một giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết đượctriển khai dựa trên các chuẩn mở OSPF đựơc mô tả trong nhiều chuẩn của IETF(Internet Engineering Task Force) OSPF được phát triển bắt đầu vào năm 1988

và hoàn thành vào năm 1991

Nếu so sánh với RIPv1 và RIPv2 thì OSPF là một giao thức định tuyếnnội vi tốt hơn vì khả năng mở rộng của nó RIP chỉ giới hạn trong 15hop, hội tụchậm và đôi khi chọn đường có tốc độ chậm vì khi quyết định chọn đường nókhông quan tâm đến các yếu tố quan trọng khác như băng thông mà chỉ chú trọngvào số hop trên đường đi OSPF khắc phục được hầu hết các nhược điểm của RIP

và trở thành một giao thức định tuyến mạnh, có khả năng mở rộng, phù hợp với

các hệ thống mạng hiện đại Tuy nhiên OSPF cũng có thể được cấu hình đơnvùng để sử dụng cho các hệ thống mạng vừa và nhỏ.

Các tính năng nổi trội của OSPF so với RIP:

+ Làm cân bằng chi phí tải: Việc sử dụng đồng thời nhiều đường làm nâng caokhả năng sử dụng hiệu quả các tài nguyên mạng

+Hệ thống mạng có sự phân vùng hợp lý: Điều này làm giảm sự mất mátthông tin trong hệ thống

+ Hỗ trợ việc xác thực

+ Tăng cường thời gian hội tụ của hệ thống:

+ Hỗ trợ CIDR và VLSM: Điều này cho phép người quản trị mạng đạtđược hiệu quả cao trong việc phân bố các địa chỉ IP

a OSPF areas

OSPF chia hệ thống mạng ra thành nhiều khu vực Mỗi khu vực bao gồm

1 nhóm các router được đánh số bằng các số nguyên có độ dài tối đa là 32bit

b Backbone area và area 0

Tất cả các router trong hệ thống mạng OSPF đều thuộc ít nhất 1 khu vựcvùng Khu vực này được gọi là khu vực 0 hay khu vực chính Trong hệ thốngmạng có nhiều khu vực vùng khác nhau, khu vực chính đảm nhiệm chức năngkết nối tới tất cả các khu vực khác Tất cả các khu vực đều trao đổi thông tin địnhtuyến với khu vực chính Sau đó khu vực chính lại trao đổi thông tin này vào cáckhu vực khác

c ABR và ASBR

Hình 2.1Mô hình ABR và ASBR

- Area border routers (ABR): Đây là router kết nối với 2 hoặc nhiều khuvực khác nhưng trong đó phải có một khu vực là khu vực chính ABR cũng thựchiện thuật toán SPF cho riêng mỗi khu vực

- AS boundary routers (ASBR): Đây là router nằm ở ngoại vi của hệthống mạng OSPF Nó hoạt động như một gateway làm nhiệm vụ trao đổi thôngtin giữa mạng OSPF và các hệ thống mạng định tuyến khác

d Gói tin hello của OSPF

Hình 2.2 Gói tin hello của OSPF Gói tin Hello dùng để phát hiện trao đổi thông tin của các router cận kề

e OSPF Packet types

+ Hello: gói tin hello sẽ được các router trong mạng dùng để phát hiệncũng như thiết lập quan hệ với các router khác chạy cùng giao thức OSPF Góitin này sẽ được gửi 10s một lần để đảm bảo rằng các máy neighbor vẫn còn sống

+ DD (Database Description): dùng để kiểm tra sự đồng bộ cơ sở dữ liệugiữa các router

+ LSR (Link State Request): dùng để request thông tin về một cơ sở dữliệu của router được chỉ định

+ LSU (Link State Update): chứa các thông tin lấy từ gói tin LSA (LinkState Advertisements)

+ LSAck (Link State Acknowledgment): gói tin này được sử dụng khi cầnconfirm rằng đã nhận được gói tin LSU

f Thuật toán OSPF

Các router trong mạng chạy cùng giao thức OSPF sẽ xây dựng mộtdatabase link state chứa các thông tin thu được từ gói tin LSA được truyền giữa

các router với nhau Các thông tin đó sẽ là đầu vào cho quá trình tính toán tìmđường đi tốt nhất dựa trên thuật toán Dijstra

g OSPF Metric

OSPF sử dụng cost để xác định tuyến tốt nhất đối với mỗi router trongmạng

Cost = 108 / bandwidth

Hình 2.3 Mô hình OSPF Metric

h DR (Designated router) và BDR (Backup Designated router)

Như ta đã biết các router trong hệ thống mạng OSPF sử dụng gói tin LSA

để trao đổi thông tin định tuyến với nhau Từ một router gói tin LSA sẽ được gửitới tất cả các router còn lại Vậy nếu trong mô hình mạng Multi-access thì điềunày sẽ dẫn tới vấn đề quá tải trong mạng khi mà tất cả các máy cùng đồng thờigửi gói tin LSA

Để giải quyết vấn đề này thì OSPF đã đưa ra giải pháp là bình chọn ra mộtmáy làm DR và một máy làm BDR, còn các router còn lại được gọi là DRother

Trong đó các DRother sẽ gửi gói tin LSA đến cho DR và BDR qua địa chỉmulticast 224.0.0.6

Sau đó DR sẽ có nhiệm vụ forward gói tin đến tất cả các router còn lại qua địachỉ 224.0.0.5

Một DR khi được bầu sẽ tồn tại cho đến khi mạng sảy ra sự cố làm chorouter (hiện đang là DR) bị shutdown hay bị lỗi, thì khi đó router làm BDR sẽ lênthay thế và trở thành DR, các router còn lại sẽ bầu lại ra một BDR khác

Việc bầu DR và BDR sẽ phụ thuộc vào độ ưu tiên của mỗi router Routernào có độ ưu tiên cao nhất thì sẽ trở thành DR và tiếp theo là BDR Ta cũng cóthể thay đổi độ ưu tiên của router bằng câu lệnh sau:

Router(config-if)#ip ospf priority {0 – 255}

_Priority =0 nghĩa là router đó không thể trở thành BDR hay DR

_Priority=1 là độ ưu tiên mặc định

i OSPF redistribution

Trong hệ thống mạng lớn, việc trao đổi thông tin định tuyến giữa các giaothức khác nhau là một việc làm hết sức quan trọng Nó thể hiện khả năng mởrông, liên kết cũng như hiệu năng hoạt động của hệ thống mang

Vì vậy cũng như mọi giao thức khác, OSPF cũng hỗ trợ việc trao đổithông tin giữa các giao thức khác nhau Trong thực tế điều này được thực hiệnqua câu lệnh:

Router(config-router)# redistribute protocol [process-id] [metric metric-value] [metric-type type-value] [route-map map-tag] [subnets] [tag tag-value].

k Auto summarization trong OSPF

Do OSPF là giao thức hỗ trợ VLSM và CIDR nên nó có khả năng hỗ trợauto summarization mà không sợ bị nhầm lẫn như RIP v1 Điều này cho ta tốithiểu hóa được kích thước của bảng định tuyến và do đó ta có thể quản trị được

hệ thống mạng một cách tốt nhất

2.2 Nguyên nhân sự ra đời của IPv6

Giao thức định tuyến OSPF v3 triển khai trên nền IPv6 rất được ưa chuộnghiện nay Như đã biết, IPv4 có khá nhiều nhược điểm, trong đó quan trọng nhất

là việc không gian địa chỉ IPv4 đang cạn kiệt Điều này dẫn đến tất yếu phải rađời một thế hệ địa chỉ mới giải quyết được những nhược điểm của IPv4, đó làIPv6 Thế hệ địa chỉ IPv6 không những giải quyết được những vấn đề của IPv4

mà còn cung cấp thêm một số ưu điểm:

+ Không gian địa chỉ lớn

+ Khả năng mở rộng về định tuyến

+ Hổ trợ tốt hơn truyền thông nhóm (truyền thông nhóm là một tùy chọn củađịa chỉ IPv4, tuy nhiên khả năng hổ trợ và tính khả dụng chưa cao)