Tài liệu Chuyên đề tốt nghiệp: Giao thức nội miền IGRP doc

Trong bài này ta giới thiệu về định tuyến và giao thức định tuyến IGRP đây là 1 giao thức định tuyến động và là giao thức định tuyến nội miền nên ta cần chú ý một số yếu tố như: độ lớn c

TÊN ĐỀ TÀI

Giao thức nội miền IGRP

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

1.Định Nghĩa 4

2 Đặc Điểm Của IGRP 4

2.1 Nhược điểm 6

2.2 Ưu điểm 6

2.3 Bảng so sánh với các giao thức định tuyến khác 7

3.Thông Số Định Tuyến Của IGRP 8

4.Hoạt động và đặc trưng 9

5.Định tuyến theo vecto khoảng cách 14

5.1 Đặc điểm của giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách 15

5.2 Thuật toán 16

5.3 Cập nhập thông tin định tuyến 17

5.4Lỗi định tuyến lặp 17

6.Tính ổn định của IGRP 18

6.1 Tránh định tuyến lặp vòng bằng đường cắt ngang 19

6.2 Quá trình ngăn ngừa sự cố 19

6.3 Tránh lặp vòng với thời gian giữ chậm 21

Kết Luận 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

LỜI MỞ ĐẦU

Định tuyến đơn giản chỉ là tìm đường đi từ mạng này đến mạng khác Thông tin về những con đường này có thể được cập nhật tự động từ các router khác hoặc do người quản trị mạng chỉ định cho router

Giao thức định tuyến khác với giao thức được định tuyến cả về chức năng và nhiệm vụ Giao thức định tuyến được sử dụng để giao tiếp giữa các router với nhau Giao thức định tuyến cho phép router này chia sẻ các thông tin định tuyến mà nó biết cho các router khác Từ đó, các router có thể xây dựng và bảo trì bảng định tuyến của nó

Trong bài này ta giới thiệu về định tuyến và giao thức định tuyến IGRP đây là

1 giao thức định tuyến động và là giao thức định tuyến nội miền nên ta cần chú ý một

số yếu tố như: độ lớn của hệ thống mạng, băng thông, các đường truyền, khả năng của router, các router… ngoài ra ta còn phải chú ý đến đặc điểm, thông số định tuyến, cách thức hoạt động, sử dụng thuật toán và tính ổn định của giao thức định tuyến IGRP

1 Định Nghĩa

IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) là giao thức nội miền được phát triển độc quyền của Cisco

• Là giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách

• Sử dụng băng thông, tải, độ trễ và độ tin cậy của đường truyền làm thông số lựa chọn đường đi

• Cập nhật theo định kỳ mặc định là 90 giây

2 Đặc Điểm Của IGRP

IGRP là giao thức nội miền và định tuyến theo vecto khoảng cách Giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách chọn lựa đường đi bằng cách so sánh vecto khoảng cách Router chạy giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách thực hiện gửi bảng định tuyến theo định kỳ cho các router lân cận Dựa vào thông tin cập nhật, router thực hiện được 2 nhiệm vụ sau:

• Xác định mạng đích tới

• Cập nhật sự cố đường đi trên mạng

IGRP là giao thức định tuyến theo vecto khoảng cách do Cisco phát triển nên IGRP thực hiện cập nhật trong phạm vi một hệ tự quản, sau đây là các đặc điểm chính của IGRP:

• Khả năng thích ứng với cấu trúc mạng phức tạp và không xác định

• Khả năng linh hoạt với các đặc tính băng thông và độ trễ khác nhau

• Khả năng mở rộng cho hệ thống mạng lớn

IGRP sử dụng băng thông và độ trễ làm thông số định tuyến Ngoài ra IGRP còn có thể cấu hình để sử dụng nhiều thông số khác để định tuyến Sau đây là các thông số mà IGRP có thể sử dụng để định tuyến :

• Băng thông (Bandwidth)

• Độ trễ (Delay)

• Độ tải (Load)

• Độ tin cậy (Reliability)

• Đơn vị truyền tải lớn nhất (Maximum transfer unit) MTU.

IGRP là một trong những giao thức tính theo vecto khoảng cách, tức là chỉ hiểu phân lớp đầy đủ (classfull) Nghĩa là không chứa mặt nạ mạng con (subnet mask) trong các thông tin cập nhật định tuyến (routing update) Do không có khả năng mang các thông tin cập nhật nên dẫn đến có một vài hạn chế trong các thiết kế mạng dùng giao thức này Các giao thức nhóm không phân lớp (classful) gồm RIPv1

và IGRP Các đặc điểm của một giao thức không phân lớp gồm:

- Thực hiện quá trình tổng kết ở ranh giới các mạng

- Các router được trao đổi giữa các mạng được tổng kết theo địa chỉ của IANA (Internet Assigned Numbers Authority )

- Bên trong một mạng, các lớp mạng con trao đổi với nhau bởi router mà không cần giá trị mặt nạ mạng Do đó giá trị mặt nạ mạng (subnet mask) phải có cùng giá trị cho tất cả các giao diện trong cùng mạng Nếu có một cổng vào ra trong bảng định tuyến cho một mạng cụ thể, gói IP sẽ được chuyển về địa chỉ đích đó Nếu địa chỉ đích là không biết, gói thông tin (datagram) sẽ bị loại bỏ (drop) Nếu ta có cấu hình mạng mặc định cho route, mạng mặc định sẽ được dùng Tuy nhiên mạng mặc định chỉ được dùng trong định tuyến không phân lớp (classful routing) nếu router không

có kiến thức về mạng đích ở bất kỳ mức nào Như vậy nếu mạng chính (major network) là biết, gói IP sẽ bị loại bỏ cho dù có một mạng mặc định

- Ở chế độ mặc định, IGRP tính toán metric dựa trên các thông số băng thông

(bandwidth) và độ trễ (delay) IGRP có thời gian cập nhật dài hơn RIP, có khả năng

hỗ trợ cân bằng tải với metric không bằng nhau IGRP không hỗ trợ mạng liên miền

(discontiguous network) VLSM (Variable-Length Subnet Mask)

Ở chế độ mặc định

- Bảng định tuyến cập nhật sẽ gửi toàn bộ bảng định tuyến để cập nhật thông tin sau khoảng thời gian trung bình là 90 giây thời gian cập nhật (update timer) Địa chỉ đích của các gói tin cập nhật này là 255.255.255.255 (all-hosts broadcast)

- Thời gian bộ định tuyến tồn tại quá hạn trong bảng định tuyến khi không có cập nhật mới là 270 giây (thời gian không hợp lệ/ thời gian quá hạn) Khi router ngừng gửi cập nhật định tuyến trong thời gian không hợp lệ, các route sẽ ở trong tình trạng

là quá hạn

- Thời gian giữ chậm Router sẽ không nhận bất cứ cập nhật mới của route này trong khoảng thời gian 280 giây

- Khoảng thời gian router phải chờ trước khi xoá router ra khỏi bảng định tuyến

là 630 giây

- IGRP quảng bá (broadcast) toàn bộ bảng định tuyến ngoại trừ các router bị chặn bởi đường cắt ngang (split-horizon) đến lân cận của nó theo chu kỳ (mặc định thời gian cập nhật là 90s)

- IGRP tổng kết địa chỉ của nó ở biên mạng

- IGRP quảng bá gói tin yêu cầu IGRP nhu cầu phát rộng gói tin ra tất cả các giao diện chạy IGRP khi vừa khởi động và thực hiện kiểm tra các cập nhật được nhận

để xem thử địa chỉ nguồn của gói tin có thuộc về cùng mạng trong cập nhật mà nó được nhận hay không

- Các cập nhật cổng vào ra mới với metric được đặt trong bảng định tuyến, và một cổng vào ra sẽ thay thế cổng vào ra cũ hơn đến cùng một đích chỉ khi metric của

nó nhỏ hơn

- Đường chia cắt (Split horizon) với quá trình ngăn ngừa (poisoned reverse), cập nhật tức thời (triggered update) và thời gian giữ chậm (holddown timer) được sử dụng để tăng độ ổn định trong mạng

- IGRP sử dụng hệ thống tự trị (autonomous system) AS Một hệ thống tự trị IGRP là một miền tiến trình IGRP là tập hợp các router có cùng một giao thức là tiến trình IGRP IGRP cho phép thiết lập nhiều miền xử lý trong môi trường IGP Các xử

lý này được cách li với nhau và chỉ giao tiếp với nhau khi thực hiện phân phối (redistribute) giữa chúng

2.1 Nhược điểm

Trước những nhược điểm vốn có của RIP như: metric là hop count, kích thước mạng tối đa là 15 hop

IGRP cũng có những nhược điểm đó là giao thức độc quyền của Cisco

IGRP có một nhược điểm là không hỗ trợ địa chỉ mạng con có độ dài không thay đổi VLSM (Variable Length Subnet Masks)

2.2 Ưu điểm

Ưu điểm nữa của IGRP so với RIP là nó hỗ trợ được Chia sẻ tải không cân bằng (unequal-cost load sharing) và thời gian cập nhật lâu hơn RIP gấp 3 lần Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm của mình so với RIP.

Cisco đã phát triển một giao thức độc quyền của riêng mình là IGRP để khắc phục những nhược điểm của RIP Cụ thể là metric của IGRP là sự tổ hợp của 5 yếu

tố, mặc định là băng thông (bandwidth) và độ trễ (delay)

IGRP không sử dụng hop count trong metric của mình, tuy nhiên nó vẫn theo dõi tính được bước truyền Một mạng cài đặt IGRP thì kích thước mạng có thể lên tới

255 hop Do đó mà giao thức IGRP có thể phát triển được cho các hệ thống mạng có cấu trúc và phức tạp hơn

2.3 Bảng so sánh với các giao thức định tuyến khác

Các giao thức đươc sử dụng trong phương pháp định tuyến

Giá trị định tuyến Hopcount Hopcount ~BW+D ~BW+D ~ 10E8/BW

Giới hạn hop count 15 15 255 224

Cân bằng tải cùng giá trị

Bellman- Ford

DUAL Dijkstra

3.Thông Số Định Tuyến Của IGRP

Việc tính toán thông số định tuyến từ nhiều thông số của đường đi như vậy sẽ cho kết quả chính xác hơn so với RIP chỉ dựa vào thông số là số lượng lớn Nguyên tắc thì đường nào có thông số định tuyến nhỏ nhất là đường đi tốt nhất

Sau đây là các thông số của đường đi mà IGRP sử dụng để tính toán thông số định tuyến:

• Băng thông (Bandwidth): Giá trị băng thông thấp nhất của đường truyền

• Độ trễ (Delay): Tổng độ trễ dọc theo đường truyền

• Độ tin cậy (Reliability): Độ tin cậy trên một đường liên kết đích được xác định dựa trên hoạt động trao đổi các thông điệp keepalive

• Độ tải (Load) : Độ tải của đường truyền tính bằng bit/giây

• Maximum transfer unit (MTU) : đơn vị truyền tối đa trên đường truyền

Thông số định tuyến được tính dựa vào một công thức tính từ 5 thông số trên Mặc định thì trong công thức này chỉ có băng thông và độ trễ Còn thông số khác chỉ được sử dụng khi được cấu hình Ta có thể cấu hình băng thông và độ trễ cho cổng giao tiếp của Router Đường nào có băng thông lớn hơn sẽ có thông số định tuyến nhỏ hơn, tương tự như đường nào có độ trễ ít hơn thì sẽ có thông số định tuyến nhỏ hơn

4 Hoạt động và đặc trưng

IGRP có rất nhiều điểm chung với RIP, chúng cũng là giao thức đầy đủ theo vecto khoảng cách (classfull distance vector protocol) cũng như định kỳ gửi toàn bộ bảng định tuyến (routing table) ra tất cả giao diện hoạt động (active interface) Cũng giống như RIP, IGRP cũng quảng bá các gói yêu cầu (broadcasd Request packet) ra các giao diện hoạt động (active interface) khi khởi động và cẩn thận kiểm tra các cập nhật các gói tin nhận được xem địa chỉ nguồn (source address) của gói tin đó có cùng mạng mà cập nhật được nhận Giống như RIP nó cũng không gửi mặt nạ mạng

con trong thông tin định tuyến

IGRP sử dụng khái niệm Autonomous System (AS), một IGRP AS là một vùng IGRP tập hợp các router có chung routing protocol là một IGRP xử lý Cho phép nhiều IGRP AS tồn tại bên trong một AS có nghĩa là người quản trị có phân đoạn mạng tốt hơn Người quản trị có thể tạo một IGRP AS cho mỗi vùng định tuyến (routing domain), giúp cho việc điều khiển thông tin giữa các mạng tương tác tốt hơn.IGRP thừa nhận 3 loại tuyến đường trong thông tin cập nhật:

• Đường nội bộ (Interior route): mạng nối trực tiếp với router Nếu một cổng giao tiếp của router kết nối vào một mạng không có chia thành nhiều mạng thì router không có đường nội bộ trong mạng đó.

• Đường hệ thống (System route): là đường tới địa chỉ mạng mà bị tổng kết bởi

bộ định tuyến mạng bên đường biên (network border router) Router học về đường hệ thống bằng cách nhận biết các mạng kết nối trực tiếp vào nó và học

từ các thông tin cập nhập từ các router IGRP khác Trong IGRP, các thông tin

về đường hệ thống không có thông tin về subnet tương ứng

• Đường ngoại vi (Exterior route): là đường học qua IGRP từ IGRP AS khác, nó cung cấp thông tin sử dụng bởi bộ định tuyến mặc định (default route) Thông thường thì đây là cổng nối của router để đi ra ngoài Phần mềm Cisco IOS sẽ chọn một đường trong số những đường ngoại vi của IGRP để làm cổng vào ra Router sẽ sử dụng đến đường gateway khi không tìm được đường nào khác để đến mạng đích Nếu trong một hệ tự quản có nhiều đường ngoại vi để kết nối

ra ngoài thì mỗi router có thể chọn cho mình một cách nối khác nhau

a/ Chu kỳ thời gian của IRGP (IGRP Timer)

Chu kỳ update của IGRP là 90 giây, IGRP có sử dụng nhân tố tuỳ chọn ngẫu nhiêu (random) 20% để ngăn chặn sự đồng bộ thời gian cập nhật Khoảng thời gian giữa 2 lần nhận dạng biến đổi từ 72 đến 90 giây

Khi một tuyến đường đầu tiên được học, thời gian không được phép (invalid timer) cho tuyến đó là 270 giây hay là gấp 3 lần thời gian cập nhật Flush timer được thiết lập với giá trị là 630 giây_ gấp 7 lần thời gian cập nhật Mỗi lần tuyến được cập nhật thì những thông số thời gian này được khởi động lại Nếu như không được phép (invalid timer) đi qua mà tuyến đường đó không nhận được một câp nhật thì tuyến đường đó sẽ bị đánh dấu là không đến được Tuyến đường đó sẽ được giữ trong bảng định tuyến và quảng bá với thông tin là tuyến đó không đến được cho đến khi flush timer trôi qua, tuyến đó sẽ được xoá khỏi bảng đinh tuyến

Nếu mạng lỗi hoặc metric của mạng tăng lên, router được đặt trong thời gian kết thúc Router không chấp nhận thay đổi cho đến khi thời gian giữ chậm kết thúc

Thời gian mặc định là 280 giây

Cập nhật thời gian của IGRP gấp 3 lần RIP, điều đó chứng tỏ IGRP tốn ít băng thông hơn cho việc gửi update Nhưng thời gian hội tụ của IGRP sẽ lớn hơn RIP.

IGRP Thời gian mặc định

Cập nhật 90 giâyKhông cho phép 270 giâyGiữ chậm 280 giây

b/ Hệ đo của IGRP

Metric của IGRP là tổ hợp của các thành phần sau: băng thông, độ trễ, tải, độ tin cậy Mặc định của metric là băng thông và độ trễ, ta hãy tưởng tượng liên kết dữ liệu (data link) như là một cái ống thì bandwidth như là chiều rộng của ống còn delay như là chiều dài của ống Nói cách khác bandwidth là thước đo khả năng mang thông tin và độ trễ cần thiết để một bít truyền đến đích Băng thông: được biểt diễn với đơn vị là kbps, là một thông số được sử dụng

để IGRP sử dụng để chạy thuật toán Bellman-Ford Nó là một thông số tĩnh có thể thay đổi bởi người quản trị không liên quan gì đến băng thông thật của đường truyền.Giao thức định tuyến IGRP sử dụng công thức dưới đây để tính metric

- K1, K2, K3, K4, K5 là hằng số

- BW = 107/ Băng thông nhỏ nhất trên tuyến đường (kbps)

- Độ trễ: giống như bandwidth là một thông số tĩnh có thể được cấu hình bằng tay

- Delay=[Delay in 10s of microseconds]

- Delay = Tổng các giá trị độ trễ trên tuyến đường /10 (ms)

- Tải: tải trên cổng giao tiếp, mang giá trị 1-255 (255 – 100% lưu lượng, 1 – không có lưu lượng).

- Độ tin cậy: độ tin cậy của cổng giao tiếp là một thông số động, được biểu diễn bởi 8 bit mang giá trị 1-255 (1 – kết nối không tin cậy, 255 – 100% kết nối tin cậy) gói tin không bị hỏng giá trị nhỏ nhất là 1

Fast Ethernet 100.000 Kbps 100 microseconds

Gigabit Ethernet 1.000.000 Kbps 10 microseconds

Token Ring (16M) 16.000 Kbps 630 microseconds

Hình 4 b Vi dụ để tính giá trị của metric

Xem hình 4.b, giá trị metric từ router 3 đến mạng X được tính toán như sau: Băng thông nhỏ nhất đến mạng X là kết nối T1 nên: BW = 107/1544 = 6476

Delay = (100ms + 20000ms + 1000ms)/10 = 21100 ms/10 = 2110 ms

Khi đó: IGRP Metric = BW + Delay = 6476 + 2110 = 8586

Giá trị độ trễ của các cổng giao tiếp của router có thể được biết bằng cách

dùng lệnh show interfaces Thông tin về giá trị thấp nhất của băng thông trên đường

truyền được xác định thông qua các gói cập nhật IGRP

c/ Định dạng gói tin IGRP (Packet Format)

Hình 4 c Định dạng gói tin

Như ta thấy bản tin IGRP cập nhật mang nhiều thông tin hơn so với RIP Mỗi bản tin IGRP update có thể chứa tối đa 104 muc nhập (entry) với mỗi mục nhập có kích thước 14octet và header của IGRP update là 12 octet Ta có maximum của IGRP packet là:

12 + 104*14 = 1468 byte

Các trường của IGRP có ý nghĩa là:

- Version: luôn luôn có giá trị bằng 1

- Opcode: có giá trị là 1 cho IGRP yêu cầu gói (tin Request packet) và có giá trị là 2 cho IGRP cập nhật gói tin

- Edition: giá trị được tăng lên bởi nơi gửi bất cứ khi nào có một thay đổi về thông tin định tuyến Giá trị này giúp cho router tránh cập nhật nhầm thông tin cập nhập cũ sau khi nhận thông tin cập nhật mới

- Autonomous System Number: là số ID của quá trình IGRP Thông số này cho phép nhiều quá trình IGRP trao đổi thông tin định tuyến qua một liên kết dữ liệu chung