BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ SỞ CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ SỞ CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ HÌNH VẼ 3

LỜI MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 7

1.1 Khái niệm định tuyến 7

1.2 Phân loại định tuyến 8

1.2.1 Định tuyến tĩnh 8

1.2.2 Định tuyến động 9

1.3 Giao thức định tuyến 9

1.3.1 Giao thức định tuyến Vecto khoảng cách 10

1.3.2 Giao thức định tuyến trạng thái liên kết 11

1.4 Thông số định tuyến 12

CHƯƠNG 2: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF 13

2.1 Tổng quan về giao thức định tuyến OSPF 13

2.1.1 Cấu trúc trong giao thức OPSF 14

2.1.2 Các vùng trong OSPF 16

2.1.3 Cơ sở dữ liệu OSPF Adjacency 18

2.1.4 Tính toán OSPF metric 20

2.1.5 Cấu trúc dữ liệu trạng thái đường liên kết 21

2.2 Hoạt động của OSPF 22

2.2.1 Gói tin OSPF 22

2.2.2 Định dạng phần đầu gói tin OSPF 23

2.2.3 Thiết lập OSPF Adjacencies 24

2.2.4 Cấu trúc cơ sở dữ liệu LSDB 26

2.2.5 Quá trình trao đổi và đồng bộ LSDB 27

2.2.6 Duy trì quan hệ và thông tin định tuyến 30

2.2.7 Duy trì số thứ tự trạng thái liên kết 31

2.3 Ngập lụt trong giao thức OSPF 31

2.3.1 Ngập lụt tin cậy sử dụng xác nhận 32

2.3.2 Ngập lụt tin cậy sử dụng số trình tự, tổng kiểm tra và tuổi 32

2.4 Cấu hình OSPF cơ bản 33

2.4.1 Cấu hình OSPF Single-Area 35

2.4.2 OSPF Metric 36

2.4.3 Xác minh hoạt động của OSPF 36

2.5 Cấu hình OSPF nâng cao 37

2.5.1 Liên kết ảo 37

2.5.2 Cấu hình xác thực mật khẩu 39

2.5.3 Bầu chọn DR và BDR 41

2.5.4 Cấu hình cổng loopback 43

2.5.5 Cấu hình OSPF đa vùng 44

2.5.6 Cấu hình Router ID 44

2.6 Phân loại mạng trong OSPF 45

2.6.1 Mạng Point-To-Point 45

2.6.2 Mạng quảng bá Multiaccess 46

2.6.3 Mạng không quảng bá Multiaccess – NBMA 47

2.6.4 Mạng Frame Relay 48

2.6.5 Mạng Point-To-Multipoint 49

2.7 Những router định tuyến sử dụng trong OSPF 49

2.8 Những mẫu LSA trong OSPF 50

2.9 Ứng dụng của OSPF 54

2.9.1 Ứng dụng của OSPF trong mạng phân cấp 54

2.9.2 OSPF với việc cân bằng tải 55

CHƯƠNG 3: CẤU HÌNH MÔ PHỎNG 57

3.1 Phần mềm mô phỏng Cisco Packet Tracer 57

3.2 Cấu hình mô phỏng OSPF 58

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN 69

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ HÌNH VẼ

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AD Administrative Distance

ASBR Autonomous System Boundary

Router

Router biên hệ thống tự trị

BDR Backup Designated Router Router được để cử dự phòngCIDR Classless Interdomain Routing Định tuyến tên miền không phân lớpDBD Database Description Kiểm tra đồng bộ cơ sở dữ liệu giữa

các router

IETF Internet Enginecring Task Force Nhóm đặc trách kĩ thuật internetLSA Link State Advertisement Gói quảng bá trạng thái liên kết

NBMA Non Broadcast Multiaccess Đa truy nhập không quảng bá

OSPF Open Shortest Path First Giao thức ưu tiên đường đi ngắn nhất

SPF Shortest Path First Thuật toán ưu tiên đường đi ngắn nhấtTCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫnUDP User Datagrame Protocol Giao thức dữ liệu người dùngVLSM Variable Length Subnet Mask Mặt nạ mạng con có đối chiếu chiều

dài thay đổi

DANH MỤC HÌNH VẼ

6

LỜI MỞ ĐẦU

Trên thế giới, công nghệ thông tin và truyền thông ngày nay rất phát triển Hòacùng với xu thế chung của thế giới, công nghệ thông tin và truyền thông của nước nhà

đã và đang được đẩy mạnh

Trong những năm gần đây, công nghệ IP đang ngày được sử dụng rộng rãitrong các lĩnh vực truyền thông Nó không chỉ được sử dụng để truyển dữ liệu mà cònđược dùng để truyền các dịch vụ khác như: thoại, audio, video và các dịch vụ đaphương tiện… Do vậy, các nhà nghiên cứu viễn thông đã tích cực nghiên cứu pháttriển công nghệ IP để đáp ứng kịp thời cho nhu cầu thực tế Trong đó vấn đề phát triểncác giao thức định tuyến trong mạng IP là một vấn đề hết sức quan trọng Một trongnhững phát minh gần đây nhất về vấn đề giao thức là giao thức OSPF được phát triểnbởi nhóm đặc trách kĩ thuật Internet IETF OSPF được phát triển để khắc phục nhữnghạn chế của giao thức định tuyến RIP được phát triển trước đó

Bài báo cáo “Tìm hiểu hoạt động của OSPF và cấu hình mô phỏng” tìm hiểucác kiến thức cơ bản về giao thức OSPF, hoạt động của giao thức và cách thức cấuhình Ngoài ra bài báo cáo còn nhắc lại một số kiến thức cơ bản xoay quanh định tuyến

và một số giao thức định tuyến

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Vũ Huy Lượng đã góp ý và động

viên em trong quá trình làm báo cáo Mặc dù đã cố gắng hết sức, nhưng do khẳ năngcòn có hạn nên không thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận được sự góp ý từ cácthầy cô và các bạn để bài báo cáo được hoàn thiện hơn Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên Nguyễn Trường Sơn

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 1.1 Khái niệm định tuyến

Routing chỉ ra hướng, sự di chuyển của các gói (dữ liệu) được đánh địa chỉ từmạng nguồn của chúng, hướng đến đích cuối thông qua các node trung gian; thiết bịphần cứng chuyên dùng được gọi là router (bộ định tuyến) Tiến trình định tuyếnthường chỉ hướng đi dựa vào bảng định tuyến, đó là bảng chứa những lộ trình tốt nhấtđến các đích khác nhau trên mạng Vì vậy việc xây dựng bảng định tuyến, được tổchức trong bộ nhớ của router, trở nên vô cùng quan trọng cho việc định tuyến hiệuquả

Routing khác với bridging (bắc cầu) ở chỗ trong nhiệm vụ của nó thì các cấutrúc địa chỉ gợi nên sự gần gũi của các địa chỉ tương tự trong mạng, qua đó cho phépnhập liệu một bảng định tuyến đơn để mô tả lộ trình đến một nhóm các địa chỉ Vì thế,routing làm việc tốt hơn bridging trong những mạng lớn, và nó trở thành dạng chiếm

ưu thế của việc tìm đường trên mạng Internet

Hình 1.1: Truyền phát gói tin

Khái niệm routing gắn liền với mạng Intranet và Internet sử dụng một mô hìnhđịnh tuyến hop-by-hop Điều này có nghĩa rằng mỗi PC hay Router sẽ tiến hành kiểmtra trường địa chỉ đích trong phần tiêu đề của gói IP, tính toán chặng tiếp theo (Nexthop) để từng bước chuyển gói IP dần đến đích của nó và các Router cứ tiếp tục phátcác gói tới chặng tiếp theo như vậy cho tới khi các gói IP đến được đích

1.2 Phân loại định tuyến

Có 2 loại định tuyến: định tuyến tĩnh và định tuyến động

+ Khi mạng chỉ có 1 vài router hay mô hình mạng đơn giản

+ Mạng được kết nối với Internet chỉ thông qua 1 ISP

+ Mô hình Hub & spoke được sử dụng trên 1 mạng lớn

Hình 1.2: Định tuyến tĩnh

1.2.2 Định tuyến động

Hình 1.3: Định tuyến động

Giao thức định tuyến động được sử dụng bởi các router để chia sẻ thông tin vềtình trạng của các mạng từ xa Giao thức định tuyến động thực hiện 1 số hoạt động baogồm:

+ RIP (Routing Information Protocol)

+ IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)

+ EIGRP (Enhanced IGRP)

+ OSPF (Open Shortest Path First)

+ IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System)

+ BGP (Border Gateway Protocol)

1.3 Giao thức định tuyến

Giao thức định tuyến là ngôn ngữ để một router trao đổi với router khác để chia

sẻ thông tin định tuyến về khả năng đến được cũng như trạng thái của mạng Được càiđặt tại các Router, chúng được sử dụng để: xây dựng nên bảng định tuyến, để đảm bảo

rằng tất cả các Router đều có bảng định tuyến tương thích nhau cũng như đường đi đếncác mạng phải được xác định trong bảng định tuyến

Các giao thức định tuyến: gồm 2 loại

1.3.1 Giao thức định tuyến Vecto khoảng cách

Giao thức định tuyến Vecto khoảng cách (Distance-Vector Routing Protocol)dùng thuật toán Bellman-Ford Phương pháp này chỉ định một con số, gọi là chi phí(hay trọng số), cho mỗi một liên kết giữa các node trong mạng Các node sẽ gửi thôngtin từ điểm A đến điểm B qua đường đi mang lại tổng chi phí thấp nhất (là tổng các chiphí của các kết nối giữa các node được dùng)

Giao thức hoạt động với những hành động rất đơn giản Khi một node khởiđộng lần đầu, nó chỉ biết các node kề trực tiếp với nó, và chi phí trực tiếp để đi đến đó(thông tin này, danh sách của các đích, tổng chi phí của từng node, và bước kế tiếp đểgửi dữ liệu đến đó tạo nên bảng định tuyến, hay bảng khoảng cách) Mỗi node, trongmột tiến trình, gửi đến từng “hàng xóm” tổng chi phí của nó để đi đến các đích mà nóbiết Các node “hàng xóm” phân tích thông tin này, và so sánh với những thông tin màchúng đang “biết”, bất kỳ điều gì cải thiện được những thông tin chúng đang có sẽđược đưa vào các bảng định tuyến của những “hàng xóm” này Đến khi kết thúc, tất cảnode trên mạng sẽ tìm ra bước truyền kế tiếp tối ưu đến tất cả mọi đích, và tổng chi phítốt nhất

Khi một trong các node gặp vấn đề, những node khác có sử dụng node hỏngnày trong lộ trình của mình sẽ loại bỏ những lộ trình đó, và tạo nên thông tin mới củabảng định tuyến Sau đó chúng chuyển thông tin này đến tất cả node gần kề và lặp lạiquá trình trên Cuối cùng, tất cả node trên mạng nhận được thông tin cập nhật, và sau

đó sẽ tìm đường đi mới đến tất cả các đích mà chúng còn tới được

Các giao thức định tuyến thuộc loại này như RIP, IGRP…

- Ưu điểm: Dễ cấu hình, router không phải xử lý nhiều nên không tốn nhiều dung

lượng bộ nhớ và CPU có tốc độ xử lý nhanh hơn

- Nhược điểm:

+ Hệ thống metric quá đơn giản (như RIP chỉ là hop count) dẫn đến việc các tuyếnđường được chọn vào routing table chưa phải tuyến đường tốt nhất.

+ Vì các gói tin update được gửi theo định kỳ nên một lượng băng thông (bandwidth)đáng kể sẽ bị chiếm (mặc dù mạng không thay đổi nhiều)

+ Do router hội tụ chậm, dẫn đến việc sai lệch trong bảng định tuyến gây nên hiệntượng lặp định tuyến (loop)

1.3.2 Giao thức định tuyến trạng thái liên kết

Khi áp dụng các giao thức trạng thái liên kết (Link-State Routing Protocol), mỗinode sử dụng dữ liệu cơ sở của nó như là một bản đồ của mạng với dạng một đồ thị

Để làm điều này, mỗi node phát đi tới tổng thể mạng những thông tin về các node khác

mà nó có thể kết nối được, và từng node góp thông tin một cách độc lập vào bản đồ

Sử dụng bản đồ này, mỗi router sau đó sẽ quyết định về tuyến đường tốt nhất từ nó đếnmọi node khác

Thuật toán đã làm theo cách này là thuật toán Dijkstra, bằng cách xây dựng cấutrúc dữ liệu khác, dạng cây, trong đó node hiện tại là gốc, và chứa mọi noded kháctrong mạng Bắt đầu với một cây ban đầu chỉ chứa chính nó Sau đó lần lượt từ tập cácnode chưa được thêm vào cây, nó sẽ thêm node có chi phí thấp nhất để đến một node

đã có trên cây Tiếp tục quá trình đến khi mọi node đều được thêm

Cây này sau đó phục vụ để xây dựng bảng định tuyến, đưa ra bước truyền kếtiếp tốt ưu, … để từ một node đến bất kỳ node khác trên mạng

Các giao thức định tuyến thuộc loại này như: OSPF, IS-IS

+ Link state khá khó cấu hình để chạy tốt.

Router dùng tính năng phân loại mức tin cậy (administrative distance -AD) đểchọn đường đi tốt nhất khi nó “biết” hai hay nhiều đường để đến cùng một đích theocác giao thức khác nhau AD định ra độ tin cậy của một giao thức định tuyến Mỗigiao thức định tuyến được ưu tiên trong thứ tự độ tin cậy từ cao đến thấp nhất có mộtgiá trị AD Một giao thức có giá trị AD thấp hơn thì được tin cậy hơn, ví dụ: OSPF có

AD là 110 sẽ được chọn thay vì RIP có AD là 120

Bảng sau đây cho biết sự sắp xếp mức tin cậy được dùng trong các router Cisco

Hình 1.4: Phân loại mức tin cậy

CHƯƠNG 2: GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF 2.1 Tổng quan về giao thức định tuyến OSPF

Open Shortest Path First – OSPF là một chuẩn mở, giao thức định tuyếnclassless nên có khả năng hội tụ rất nhanh và sử dụng metric là cost (Cisco IOS tínhcost qua bandwidth)

OSPF được phát triển bởi Internet Engineering Task Forse (IETF) như là một

sự thay thế những hạn chế cũng như nhược điểm của giao thức Vector khoảng cách.OSPF là một giao thức trạng thái đường liên kết, như tên gọi của mình, OSPF sử dụngthuật toán Dijkstra Shortest Path First (SPF) để xây dựng bảng định tuyến, xác địnhđường đi tốt nhất tới mạng đích Giao thức trạng thái đường liên kết học được nhiềuthông tin về cấu trúc mạng hơn giao thức định tuyến khác

Với giao thức định tuyến OSPF, mỗi bộ định tuyến đều có sự hiểu biết đầy đủ

về sơ đồ mạng bao gồm thông tin về băng thông cho mỗi liên kết tới các mạng ở xa

Do đó, mỗi router đều có khả năng lựa chọn độc lập một con đường loop-free hiệu quảdựa trên chi phí phù hợp với tất cả các mạng trong vùng Điều này cho phép OSPFđịnh tuyến tốt hơn so với định tuyến theo Vector khoảng cách

Ưu điểm của OSPF so với các giao thức vector khoảng cách khác là khả năngđáp ứng nhanh theo sự thay đổi của hệ thống mạng, hoạt động tốt trong các mạng cỡlớn và ít bị ảnh hưởng đối với các thông tin định tuyến tồi

Một số đặc điểm khác của OSPF là:

- Sử dụng chi phí (cost) làm thông số định tuyến để chọn đường đi trong mạng

- Thực hiện cập nhật khi có mạng có sự thay đổi

- Mọi Router sử dụng sơ đồ cấu trúc mạng của riêng nó để chọn đường

- Hỗ trợ định tuyến liên miền không phân lớp CIDR (Classless Interdomain Routing)

và mặt nạ con có chiều dài thay đổi VLSM

Hoạt động của OSPF được mô tả một cách tổng quát như sau:

Bước 1: Các Router OSPF gửi các gói Hello cho tất cả các cổng chạy OSPF.Nếu hai Router chia sẻ một liên kết dữ liệu, cùng chấp nhận các tham số được chỉ ratrong gói Hello, chúng sẽ trở thành hàng xóm của nhau.

Bước 2: Liên kết lân cận có thể coi như các liên kết ảo điểm – điểm, được hìnhthành giữa các lân cận Việc hình thành một liên kết lân cận phụ thuộc vào yếu tố nhưloại Router trao đổi các gói Hello và loại mạng sử dụng để các gói Hello truyền trênđó

Bước 3: Sau khi các liên kết lân cận được hình thành, mỗi Router gửi các góiquảng bá trạng thái liên kết (LSA – Link State Advertisement) qua các kết nối lân cận.Các LSA mô tả tất cả các liên kết của Router và trạng thái của các liên kết

Bước 4: Mỗi Router nhận một LSA từ một hàng xóm, ghi LSA vào cơ sở dữliệu trạng thái liên kết của nó và gửi bản copy tới tất cả các hàng xóm khác của nó

Bước 5: Bằng cách trao đổi các LSA trong một vùng, tất cả các Router sẽ xâydựng cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết của mình giống với các Router khác

Bước 6: Khi cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh, mỗi Router sử dụng giải thuật SPF đểtính toán đường đi ngắn nhất (đường đi có giá thấp nhất) tới tất cả các đích đã biết Sơ

đồ này gọi là cây SPF

Bước 7: Mỗi Router xây dựng bảng định tuyến từ cây SPF của nó

2.1.1 Cấu trúc trong giao thức OPSF

Đối với những mạng lớn, những sự liên kết thường là rất phức tạp và số lượngcác con đường tiềm năng tới mỗi mạng đích thường rất lớn Do dó, quá trình tính toánSPF so sánh tất cả các tuyến đường là rất phức tạp và có thể mất một thời gian đáng

kể CPU và tài nguyên bộ nhớ trên router chạy OSPF cũng có thể trong trạng thái quátải

Để giảm thiểu các tính toán SPF, giao thức định tuyến trạng thái liên kết có thểphân chia mạng thành nhiều miền mạng nhỏ hơn được gọi là vùng

Hình 2.1: Chia vùng trong OSPF

Một mạng OSPF cần phải có một vùng 0 (vùng xương sống), và có thể chứanhiều vùng khác Thuật toán SPF tính toán trong một vùng và các đường inter-areagiữa các vùng với nhau Vùng 0 được thiết kế như là một vùng transit và các vùngkhác phải liên kết trực thuộc tới vùng 0

Mỗi vùng giới hạn phạm vi phân phối thông tin định tuyến và giảm số lượngcác tuyến đường để quảng bá LSDB của router trong cùng khu vực cần phải đượcđồng bộ hóa và chính xác như nhau Khi một con đường hoặc một liên kết bị lỗi, thôngtin đó chỉ được đẩy tràn tới những bộ định tuyến liền kề trong khu vực cục bộ Những

bộ định tuyến bên ngoài vùng không nhận được những thông tin này Bằng cách duytrì một cấu trúc thứ bậc và hạn chế số lượng thiết bị định tuyến trong một vùng, một hệthống tự quản (AS) OSPF có thể mở rộng kích thước rất lớn

Sự cần thiết để khắc phục hạn chế của giao thức định tuyến vector khoảng cách

đã dẫn đến sự phát triển của giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết Với mộtgiao thức định tuyến vector khoảng cách, các bộ định tuyến trạng thái đưa ra quuyếtđịnh định tuyến dựa trên số lượng trường hợp và dựa vào thông tin được cung cấp bởicác thiết bị láng giềng trực tiếp kết nối

Với giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết, giao thức định tuyến nhưOSPF router đều có một hình ảnh đầy đủ của các topo mạng, bao gồm cả thông tin

băng thông cho các liên kết đến các mạng từ xa Vì vậy, mỗi router có khả năng độclập lựa chọn một con đường loop-free hiệu quả, dựa trên chi phí để đạt đến tất cả cácmạng trong khu vực Điều này cho phép OSPF làm tốt hơn định tuyến vector khoảngcách, quyết định hơn so với giao thức định tuyến như RIP

OSPF cũng là một giao thức định tuyến classless, có nghĩa là nó mang thôngtin subnet mask cùng với các tuyến đường thông tin Vì vậy, không giống như RIPvl,OSPF hỗ trợ nhiều subnet mask cho mạng cùng chuyên ngành, được gọi là mặt nạ con

có chiều dài thay đổi (VLSM)

2.1.2 Các vùng trong OSPF

Trong các mạng nhỏ, các web liên kết định tuyến không phức tạp và các đườngdẫn tới các điểm cá nhân có thể được dễ dàng suy ra Tuy nhiên, trong các mạng lớncác trang web có tốc độ phức tạp cao và số lượng các đường dẫn tiềm năng của mỗiđiểm đến lớn Vì vậy, các tính toán Dijkstra so sánh tất cả các tuyến đường có thể rấtphức tạp và có thể mất thời gian đáng kể

Những giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết thường giảm kích thướccủa các tính toán Dijkstra bằng cách phân vùng mạng vào các vùng Số lượng các thiết

bị định tuyến trong một vùng và số lượng LSA mà ngập lụt chỉ trong một vùng nhỏ, cónghĩa là trạng thái liên kết hoặc cấu trúc cơ sở dữ liệu cho một vùng nhỏ Do đó, việctính toán Dijkstra là dễ dàng hơn và mất ít thời gian hơn Giao thức định tuyến trạngthái đường liên kết sử dụng một hệ thống phân cấp khu vực hai lớp:

- Transit area (vùng quá cảnh): Một vùng OSPF có chức năng chính là truyền nhanh

và hiệu quả của các gói tin IP Những vùng quá cảnh kết nối những vùng OSPF khácnhau Nói chung, người dùng cuối không được tìm thấy trong một vùng quá cảnh.Vùng OSPF 0, còn gọi là vùng xương sống, được định nghĩa là một vùng quá cảnh

- Regular area (vùng thông thường): Một khu vực OSPF có chức năng chính là kếtnối người sử dụng và tài nguyên Các khu vực thông thường thiết lập đọc theo cácnhóm chức năng hoặc nhóm địa lý Mặc định, một khu vực thông thường không chophép lưu lượng từ các vùng khác được sử dụng liên kết của chúng để tiếp cận các vùng

khác Tất cả các lưu lượng từ các vùng khác phải qua vùng quá cảnh Khu vực thôngthường, hoặc khu vực non-backbone, có thể có một số phân nhóm con ví dụ như: + Standard area: Có thể cập nhật và gửi các tổng hợp định tuyến.

+ Backbone area: Là vùng 0, các vùng khác muốn trao đổi với nhau thì phải quavùng 0 Vùng 0 cũng có tất cả các tính năng của Standard area

+ Stubby area: Là vùng không nhận các con đường bên ngoài mà chỉ có thể đi ra,muốn đi ra cần sử dụng defaull route

+ Total subby area: Là vùng không nhận các con đường bên ngoài và đường tổnghợp từ các vùng khác, đi ra bằng default route

+ Not-So-Stubby area ( NSSA): Tương tự như stubby nhưng cho phép nhận các conđường từ bên ngoài vào

Trong những giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết, tất cả các routerphải lưu giữ một bản sao của LSDB, có nhiều router OSPF thì LSDB càng lớn Nó cóthế có lợi để có tất cả các thông tin trong tất cả các router, nhưng cách tiếp cận này tỷ

lệ tới kích thước mạng lớn

Khái niệm một vùng là một thỏa hiệp Thiết bị định tuyến bên trong một vùngduy trì thông tin chi tiết về các liên kết và chỉ có thông tin tổng quát hoặc tóm tắt về bộđịnh tuyến và các liên kết trong vùng khác Khi một router hay một liên kết thất bại,thông tin đó chí được làm ngập lụt dọc theo những sự kề liền với nhau router trongvùng cục bộ Router bên ngoài vùng không được nhận thông tin này Bằng cách duy trìmột cấu trúc phân cấp và hạn chế số lượng thiết bị định tuyến truyền trong một vùng,một OSPF hệ thông tự trị (AS) có thể mở rộng đến quy mô rất lớn Các vùng OSPFyêu cầu một cấu trúc phân cấp, có nghĩa là tất cả các vùng phải kết nối trực tiếp đếnvùng 0, là vùng xương sống

Tất cả các giao thông trong vùng phải đi qua khu vực xương sống, vùng 0 Sốlượng những router tối ưu cho mỗi vùng khác nhau dựa trên yếu tố như sự ổn địnhmạng lưới, nhưng trong tài liệu “ Designing Large Scale Intermctworks”, Ciscokhuyến cáo rằng thông thường không quá 50 router trên một vùng Những router tạonên vùng 0 được gọi là những router xương sống (backbone) Mạng phân cấp OSPFđịnh nghĩa vùng 0 như lõi Tất cả các vùng khác kết nối trực tiếp đến vùng xương sống

0

Một router vùng biên (ABR) kết nối vùng 0 đến tất cả các vùng không phảivùng xương sống Một ABR OSPF đóng một vai trò rất quan trọng trong thiết kế mạngABR có những đặc điểm sau đây.

- Nó phân chia vùng ngập lụt LSA

- Nó trở thành điểm chính để tổng hợp vùng địa chỉ

- Nó hoạt động thường xuyên như nguồn cho các định tuyến mặc định

- Nó duy trì các LSDB cho mỗi vùng mà nó được kết nối

Việc thiết kế lý tưởng là có mỗi ABR kết nối với hai khu vực duy nhất, xươngsống và các vùng khác, với các lĩnh vực được giới hạn trên

2.1.3 Cơ sở dữ liệu OSPF Adjacency

Hình 2.2: OSPF Adjacency

Một router chạy một giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết đầu tiênphải thiết lập láng giềng adjacency với các router láng riềng của mình Một router thựchiện điều này bằng cách trao đổi các gói tin hello với các router láng giềng Nhìnchung, các router thiết lập lân cận như sau:

- Các router gửi và nhận các gói tin hello đến và đi từ các router láng giềng củamình Định dạng của địa chỉ đích là multicast

- Các router truyển các gói tin hello phụ thuộc đến giao thức các tham số cụ thể,chẳng hạn kiểm tra láng giềng trong cùng một AS và vùng Những router công bốnhững láng giềng lên khi trao đổi xong

- Sau khi hai router thiết lập láng giềng liền kề bằng cách trao đổi các gói tin hello,các router đồng bộ hóa LSDB bằng cách trao đổi và xác nhận LSA nhận LSA từ các

router lân cận Hai router láng giềng bây giờ nhận ra rằng chúng đã đồng bộ LSDB vớinhau Đối với OSPF, các router hiện nay hoàn toàn trong trạng thái liền kề lẫn nhau.

- Nếu cần thiết, các router chuyển tiếp bất kỳ LSA mới với các router lân cận khác,đảm bảo đồng bộ hóa hoàn toàn thông tin trạng thái liên kết bên trong vùng

Hai router OSPF trên một liên kết serial điểm tới điểm, thường đóng gói trongđiều khiển liên kết dữ liệu mức cao (HDLC) hoặc PPP, tạo thành một liền kề đầy đủvới nhau Liên kết LAN lựa chọn một router là router chỉ định (DR) và một số khácnhư router sao lưu chỉ định (BDR) Tất cả các router khác trong mạng LAN tạo thànhliền kề đầy đủ với hai router và chuyển LSA cho chúng DR chuyển tiếp các bản cậpnhật từ một láng giềng trên mạng LAN cho tất cả các láng giềng khác trong mạngLAN đó

Một trong những chức năng chính của DR là đảm bảo rằng tất cả các router trêncùng một mạng LAN có cơ sở dữ liệu giống nhau và DR chuyển cơ sở dữ liệu củamình cho bất kỳ thiết bị định mới Nó là không hiệu quả để tất cả các router trên mạngLAN cùng chuyển một thông tin giống nhau đến các router mới Vì vậy, một router đạidiện cho các router khác truyền tới một router mới trên mạng LAN hoặc router kháctrong vùng Các thiết bị định tuyến trên mạng LAN cũng duy trì một mối quan hệ cục

bộ - láng giềng, một trạng thái hai chiều với các router khác trong mạng LAN màkhông phải là DR hoặc BDR (DROTHERs) Việc trao đổi thông tin trong trạng tháiliên kết xảy ra thông qua LSA, hay còn được gọi là giao thức trạng thái liên kết đơn vị

dữ liệu (PDU) LSA báo cáo trạng thái của các router và các liên kết giữa các router, vìthế mà trạng thái liên kết bị hạn chế Thông tin trạng thái liên kết phải được đồng bộgiữa các router, có nghĩa như sau đây:

- LSA là đáng tin cậy, có một phương pháp để thừa nhận việc cung cấp các LSA

- LSA là vùng bị ngập lụt (hoặc miền trong suốt nếu chỉ có một vùng)

- LSA có một số thứ tự liên tục và một thiết lập thời gian sống sao cho mỗi routernhận ra rằng nó đã cập nhật hầu hết phiên bản của LSA

- LSA được định kỳ làm mới để xác nhận thông tin cấu trúc liên kết trước khi nó quáthời gian trong các cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết

Chỉ chắc chắn thông tin trạng thái liên kết ngập lụt đáng tin cậy của mỗi routertrong vùng hoặc miền đảm bảo rằng nó mới nhất và chính xác nhất trong mạng Chỉ

khi đó các router có thể đưa ra quyết định định tuyến đáng tin cậy phù hợp với cácquyết định của router khác trong mạng.

2.1.4 Tính toán OSPF metric

Edsger Dijkstra thiết kế một giải thuật toán học để tính toán các con đường tốtnhất thông qua mạng lưới phức hợp Giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết sửdụng thuật toán Dijkstra để tính đường đi tốt nhất thông qua mạng

Router tìm kiếm những con đường tốt nhất để tới đích bằng cách áp dụng thuậttoán Dijkstra SPF đến cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết như sau:

- Mỗi router trong một vùng có cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết giống hệt nhau

- Mỗi router trong vùng tự đặt mình vào gốc của cây được xây dựng

- Con đường tốt nhất là tính toán với tổng chi phí thấp nhất của các liên kết đến mộtđích cụ thể

- Các tuyến đường tốt nhất đưa vào cơ sở dữ liệu chuyển tiếp (bảng định tuyến)

Bằng cách chỉ định một chi phí cho mỗi liên kết trong mạng và bằng cách đặtcác nút cụ thể ở gốc của cây, tổng hợp chi phí đối với mỗi đích cụ thể, các nhánh củacây có thể được tính toán để xác định con đường tốt nhất để đến đích Các con đườngtốt nhất là đưa vào cơ sở dữ liệu chuyển tiếp (bảng định tuyến) Đối với OSPF, trạngthái mặc định là chi phí tổng được tính toán dựa trên băng thông được cấu hình của nó.Một chi phí OSPF cũng có thể được tự xác định cho mỗi cổng, trong đó chi phí sẽđược ghi đè giá trị mặc đinh

Hình 2.3: Ví dụ về thuật toán Dijktra

2.1.5 Cấu trúc dữ liệu trạng thái đường liên kết

Hình 2.4: Cấu trúc dữ liệu trạng thái đường liên kết

Mối bảng LSA có bộ đếm thời gian riêng của nó Đối với OSPF, mặc định là 30phút (tính bằng giây) Sau một chu kì LSA, router sẽ bắt đầu gửi những bảng LSA vớimột số thứ tự cao hơn, trong một LSU Để xác minh liên kết vẫn còn hoạt động CácLSU có thể chứa một hoặc nhiều LSA Phương pháp này xác nhận LSA tiết kiệm băngthông so với các định tuyến vector khoảng cách, trong đó gửi toàn bộ bảng định tuyếncủa nó theo chu kỳ ngắn

Khi mỗi router nhận được LSU, nó sẽ xử lý như sau:

- Nếu LSA không tồn tại, router sẽ thêm bảng LSDB của nó, gửi một xác nhận trạngthái liên kết (LSAck) trở lại, làm tràn thông tin đến các router khác, chạy SPF và cậpnhật bảng định tuyến của nó

- Nếu bảng đã tồn tại và các LSA nhận được có số lượng giống nhau, router sẽ bỏqua các bảng LSA

- Nếu bảng đã tồn tại nhưng LSA bao gồm các thông tin mới hơn (nó có một số thứ

tự cao hơn), router sẽ thêm vào LSDB của nó, gửi một LSAck trở lại, làm tràn thôngtin đến các router khác, chạy SPF và cập nhật bảng định tuyến của nó

- Nếu bảng đã tồn tại nhưng LSA bao gồm các thông tin cũ, nó sẽ gửi một LSU chongười gửi các thông tin mới hơn của nó

2.2 Hoạt động của OSPF

2.2.1 Gói tin OSPF

Hình 2.5: Gói tin OSPF

OSPF sử dụng 5 loại gói tin cơ bản, OSPF yêu cầu một cơ thể chuyển tiếp tintin cậy, không sử dụng UDP và TDP để chuyển tiếp các gói tin mà sử dụng IP Header(protocol ID : 89) trong các gói tin OSPF

- Hello: Khám phá các láng giềng và thiết lập mối quan hệ adjcency giữa chúng.Dùng để quảng cáo các tham số mà hai Router phải chấp nhận trước khi chúng trởthành các hàng xóm của nhau Đảm bảo thông tin hai chiều giữa các hàng xóm Dùng

để bầu cử DR và BDR trong mạng quảng bá và đa truy cập không quảng bá (NBMANonbroadcast Multiacces)

Các router OSPF gửi các gói Hello định kỳ ra các giao diện OSPF Chu kỳ gửiđược gọi là nhận thực và được cấu hình trong cơ sở dữ liệu giao diện Nếu một Routerkhông nhận được gói Hello từ hàng xóm trong một khoảng thời gian gọi là chu kì ngắtrouter, nó sẽ khai báo hàng xóm này bị hủy

Khi một Router nhận một gói Hello từ một hàng xóm, nó sẽ kiểm tra xem cáctrường định danh vùng, mặt nạ mạng, chu kì ngắt router và lựa chọn trong gói Hello cóphù hợp với các giá trị đã được cấu hình ở cổng đang nhận hay không Nếu không phùhợp, gói sẽ bị hủy và kết nối lân cận không được thiết lập Nếu tất cả phù hợp, góiHello được khai báo là hợp lệ Nếu định danh router của Router gốc đã có trong bảnghàng xóm của cổng nhận, chu kì ngắt router được thiết lập lại Nếu không, nó ghi địnhdanh Router này vào bảng hàng xóm Khi một Router gửi một gói Hello, gói Hello sẽchứa định danh router của tất cả các hàng xóm cần thiết trong liên kết mà gói truyền

đi Nếu một Router nhận được một gói Hello hợp lệ có chứa định danh router của nó,Router này sẽ biết rằng thông tin hai chiều đã được thiết lập

- Database Description (DBD): Kiểm tra sự đồng bộ cơ sở dữ liệu giữa các router(bao gồm: Router ID và số thứ tự LSA)

- Link-Stale Request (LSR): Yêu cầu một LSU bao gồm: Loại LSU yêu cầu và IDcủa Router đáp ứng yêu cầu đó

- Link-State Update (LSU): Lưu giữ danh sách trạng thái liên kết (LSA) cụ thể đượcyêu cầu: Router ID, Cost , mỗi LSU có thể có nhiều loại LSA

- Link-State Acknowledgment (LSAck): Xác nhận các loại gói tin khác

- Câu lệnh này được sử dụng để khắc phục sự cố và xác thực OSPF packets

Debug ip ospf packet

2.2.2 Định dạng phần đầu gói tin OSPF

Tất cả năm gói tin OSPF được đóng gói trực tiếp vào một trọng tải IP, nhưtrong hình vẽ Các gói tin OSPF không sử dụng TCP hay UDP OSPF yêu cầu phải cóphương pháp đóng gói truyền đáng tin cậy và TCP là không được sử dụng, nó sử dụngmột gói tin xác nhận (gói OSPF loại 5)

Hình 2.6: Định dạng phần gói tin OSPF

Trong phần đầu IP, một giao thức định danh 89 định nghĩa tất cả các gói tinOSPF Mỗi gói tin OSPF bắt đầu với định dạng phần đầu giống nhau Phần đầu này cócác trường sau đây

- Số phiên bản: Cho OSPF phiên bản 2

- Kiểu: Sự khác biệt giữa 5 gói tin OSPF

- Độ dài gói tin: Chiều dài của gói tin OSPF theo byte.

- Router ID: Xác định những router nào là nguồn của gói tin

- Area ID: Xác định vùng nơi gói tin hình thành

- Tổng kiểm tra: Được sử dụng phát hiện lỗi cho phần đầu gói tin để đảm bảo rằnggói tin OSPF chưa bị hỏng trong quá trình truyền

- Loại chứng thực: Một tùy chọn trong mô tả OSPF không có chứng thực, mật khẩudạng clear-text hoặc mã hóa mật khẩu Message Digest 5 (MD5) các định dạng choviệc chứng thực router

- Chứng thực: Sử dụng trong cơ chế xác thực

- Dữ liệu (cho gói tin Hello): Bao gồm một danh sách các láng giềng được biết

- Dữ liệu (cho gói tin DBD): Có chứa một bản tóm tắt các trạng thái liên kết cơ sở

dữ liệu (LSDB), trong đó bao gồm tất cả các router ID được biết đến và số thứ tự cuốicùng của nó, trong một số trường khác

- Dữ liệu (cho gói tin LSR): Chứa các loại LSU cần thiết và router ID cần thiết choLSU

- Dữ liệu (cho gói tin LSU): Chứa các bảng trạng thái liên kết đầy đủ (LSA) Nhiềubảng LSA có thể trùng hợp trong một gói cập nhật OSPF

- Dữ liệu (cho gói tin LSA): trống rỗng

2.2.3 Thiết lập OSPF Adjacencies

Hình 2.7: Thiết lập OSPF adjacency

Các router là hàng xóm của nhau phải nhận biết và thiết lập một mối quan hệvới nhau trước khi chúng có thể chia sẻ thông tin định tuyến Định tuyến OSPF phụthuộc vào trạng thái liên kết giữa hai router với nhau Quá trình này được thực hiện

bằng cách sử dụng giao thức Hello Giao thức Hello thiết lập và duy trì mối quan hệláng giềng bằng cách đảm bảo thông tin liên lạc hai chiều (two-way) Thông tin liênlạc hai chiều xảy ra khi một router nhận ra chính nó được liên kê trong gói hello mà nónhận được từ một router lân cận Các router khám phá các lân cận của nó bằng cáchthực hiện quá trình trao đổi các gói tin Hello:

- Router ID: Các router ID là một số 32-bit định danh duy nhất các router Các địachỉ IP cao nhất trên một cổng hoạt động được chọn theo mặc định, trừ khi một cổngloopback hoặc router ID được cấu hình Nhận định này rất quan trọng trong việc thànhlập các mối quan hệ láng giềng, phối hợp trao đổi LSU Ngoài ra, router ID phá vỡquan hệ khi lựa chọn một DR và BDR nếu OSPF có giá trị ưu tiên bằng nhau

- Khoảng thời gian Hello và Dead: Khoảng thời gian hello quy định các tần số trongvài giây mà router gửi gói tin hello (10 giây là mặc định trên các mạng đa truy cập).Khoảng thời gian chết là thời gian trong vài giây mà router chờ đợi được nghe từ mộtlân cận trước khi khai báo router lân cận trong dịch vụ (bốn lần khoảng thời gian hellomặc định) Những thời gian phải giống nhau trên các router láng giềng, nếu không lâncận sẽ không được thành lập

- Những lân cận: Các trường danh sách các router lân cận liền kề với truyền thônghai chiều được thiết lập Thông tin hai chiều được chỉ định khi router nhận ra chính nóđược liệt kê trong trường những láng giềng của gói hello đến từ láng giềng

- Area ID: Để truyền thông, hai router phải chia sẻ một đoạn chung và các cổng của

nó phải thuộc vùng OSPF trên cùng một segment (nó cũng phải chia sẻ cùng mộtsubnet và mask) Các router sẽ có tất cả các thông tin trạng thái liên kết

- Router ưu tiên: Độ ưu tiên của router là một số 8-bit xác định độ ưu tiên của router

Độ ưu tiên được sử dụng khi lựa chọn một DR và BDR

- Stub area flag: Một vùng stub là một vùng đặc biệt Hai router phải đồng ý vùngstub trong các gói tin hello Chỉ định một vùng stub là một kỹ thuật làm giảm địnhtuyến cập nhật bằng cách thay thế chúng với một tuyến đường đặc biệt

Sau khi hai router thiết lập lân cận adjacencies bằng cách trao đổi gói hello,chúng đồng bộ LSDBs bằng cách trao đổi các gói LSA và thực hiện quá trình xác nhậnviệc nhận LSA từ các router láng giềng Khi quá trình trao đổi gói hello được hoànthành, các router là láng giềng sẽ được thêm vào trong bảng láng giềng của chúng

Trong liên kết LAN, các router lân cận tạo thành lân cận đầy đủ với việc bầu chọn DR

và BDR Trong mạng quảng bá đa truy cập này, cần phải bầu chọn DR và BDR và mỗirouter sẽ chỉ thiết lập quan hệ láng giềng với DR và BDR

2.2.4 Cấu trúc cơ sở dữ liệu LSDB

Giao thức OSPF và IS-IS được phân loại là giao thức định tuyến trạng thái liênkết dựa trên cách thức mà chúng phân phối thông tin định tuyến và tính toán nhữngđường đi tốt nhất Mỗi router trong mạng đều phải lưu giữ một bản ghi những thôngtin sau, để chúng có thể đưa ra những quyết định định tuyến phù hợp:

- Bảng láng giềng: Còn được gọi là cơ sở dữ liệu láng giềng, chứa danh sách nhữngláng giềng đã được chấp nhận

- Bảng Topo: Chứa tất cả các router khác và những liên kết trực thuộc với chúngtrong một khu vực hoặc trong mạng

- Bảng định tuyến: Con đường đi tốt nhất tới mạng đích cụ thế

Hình 2.8: Giao thức trạng thái liên kết

LSA được quảng bá tới tất cả các bộ định tuyến lân cận bằng cách sử dụng mộtđịa chỉ multicast lớp D 224.0.0.5 Khi router nhập một LSA, nó cập nhật vào cơ sở dữliệu của mình (LSDB) LSDB sẽ thu thập các thông tin từ các LSA để xây dựng mộtbản đồ cấu trúc đầy đủ về topo mạng Các LSDB này được sử dụng để tính toán tìmđường đi tốt nhất qua mạng bằng cách áp dụng thuật toán Dijkstra, từ đó xây dựng câySPF Sau đó những còn đường tốt nhất được lựa chọn từ cây SPF được đặt vào trongbảng định tuyến

2.2.5 Quá trình trao đổi và đồng bộ LSDB

Hình 2.9: Quá trình trao đổi và đồng bộ LSDB

Khi các router chạy OSPF khởi tạo một quá trình trao đổi bằng cách sử dụnggiao thức hello được thực hiện đầu tiên, như trong hình

Router A được cho phép trên mạng LAN và nó trong trạng thái down bởi vì nó

đã không trao đổi thông tin với bất kỳ router khác Nó bắt đầu bằng cách gửi một góitin hello qua các cổng của nó tham gia vào OSPF, mặc dù nó không biết định danh của

DR hoặc của bất kỳ router khác Các gói tin hello được gửi đi bằng cách sử dụng địachỉ multicast 224.0.0.5

Tất cả các router nhận được gói tin hello gửi một gói tin unicast trả lời đếnrouter A với thông tin tương ứng của nó Các trường láng giềng trong gói hello baogồm tất cả các router láng giềng và router A

Khi router A nhận được các gói tin hello, nó cho biết thêm tất cả các router IDtrong các gói tin hello của mình và mối quan hệ cơ sở dữ liệu riêng của láng giềng.Trạng thái này là trạng thái liên kết hai chiều Tại thời điểm này, tất cả các router cótrong danh sách của các router láng giềng đã thiết lập truyền thông hai chiều Nếu kiểuliên kết là một mạng lưới phát sóng, thường là một liên kết LAN như Ethernet, một

DR và BDR trước tiên phải được lựa chọn DR hướng các lân cận hai chiều với tất cảcác router khác vào liên kết LAN Quá trình này phải diễn ra trước khi các router cóthể bắt đầu trao đổi trạng thái thông tin liên kết

Định kỳ (mỗi 10 giây theo mặc định trên các mạng quảng bá) các router trongmột mạng trao đổi các gói hello để đảm bảo rằng thông tin truyền thông vẫn còn làmviệc Các cập nhật hello bao gồm các DR, BDR và danh sách các router mà gói tinhello đã được nhận bởi router Hãy nhớ rằng “đã nhận được” có nghĩa là các routernhận được gói tin nhận ra tên của nó trong bảng danh sách các gói hello được nhận.

Sau khi DR và BDR đã được chọn, chúng đã sẵn sàng để khám phá các thôngtin trạng thái liên kết trong mạng và tạo LSDB của chúng Quá trình được sử dụng đểkhám phá các định tuyến mạng là giao thức trao đổi và đưa các router tới một trạngthái truyền thông đầy đủ Bước đầu tiên trong quá trình này là dành cho các DR vàBDR để thiết lập sự liền kề với các router khác Khi các router lân cận đang ở trongmột trạng thái liên kết đầy đủ, chúng không lặp lại các giao thức trao đổi trừ khi thayđổi trạng thái đầy đủ

Hình 2.10: Quá trình trao đổi và đồng bộ LSDB

Trong hình trên, giao thức trao đổi hoạt động như sau:

Bước 1: Trong trạng thái exstart, các DR và BDR thiết lập sự gần kề với mỗirouter trong mạng Trong quá trình này, một mối quan hệ chủ-tớ được tạo ra giữa cácrouter và DR và BDR lân cận Các router với router ID cao hơn hoạt động như là chủtrong quá trình trao đổi

Bước 2: Những router chủ và tớ trao đổi một hoặc nhiều gói tin DBD Cácrouter ở trong trạng thái trao đổi Một DBD bao gồm các thông tin về các phần đầubảng LSA xuất hiện trong các LSDB của router Các bảng có thể về một liên kết hoặc

về một mạng Mỗi phần đầu bảng LSA bao gồm thông tin về loại trạng thái liên kết,địa chỉ của các router quảng bá, chi phí liên kết và số thứ tự Router sử dụng số thứ tự

để xác định “tính chất mới” của các thông tin trạng thái liên kết nhận được

Bước 3: Khi router nhận được DBD, nó sẽ thực hiện như sau:

Hình 2.11: Quá trình trao đổi và đồng bộ LSDB

Pha 1: Nó báo cho biết đã nhận được DBD sử dụng các gói LSAck

Pha 2: Nó so sánh thông tin mà nó nhận được với các thông tin nó có NếuDBD có thêm bảng cập nhật trạng thái liên kết, sau đó router sẽ gửi một LSR tới cácrouter khác Quá trình gửi LSR được gọi là trạng thái tải

Pha 3: Các router khác trả lời với thông tin đầy đủ về các bảng yêu cầu trongmột gói tin LSU Một lần nữa, khi router nhận được LSU, nó sẽ gửi một LSAck

Bước 4: Router sẽ thêm các bảng trạng thái liên kết mới vào LSDB của nó Khitất cả các LSR đã được đáp ứng cho một router nào đó, các router lân cận được coi làđồng bộ và trong một trạng thái đầy đủ Tại thời điểm này, tất cả các router trong vùngnên có LSDB giống hệt nhau

2.2.6 Duy trì quan hệ và thông tin định tuyến

Hình 2.12: Duy trì quan hệ và thông tin định tuyến

Router A thông báo sự thay đổi thông tin trạng thái liên kết với DR với địa chỉ224.0.0.6 DR sẽ thông báo sự thay đổi này tới tất cả các router khác với địa chỉ224.0.0.5

Trong giao thức định tuyến trạng thái liên kết, LSDBs rất quan trọng đối vớicác router để có thể đồng bộ Khi có sự thay đổi về trạng thái liên kết, router sử dụngquá trình ngập lụt để thông báo cho các router khác trong mạng về sự thay đổi này.LSU cung cấp cơ chế quá trình đầy LSA như sau:

Bước 1: Một router thông báo khi có sự thay đổi về trạng thái liên kết mạng vàgửi gói tin LSU chứa các thông tin mới được cập nhật trong LSA theo kiểu multicasttới DR và BDR (224.0.0.6)

Bước 2: DR xác nhận sự thay đổi và đẩy gói LSU tới các router khác trongmạng với địa chỉ multicast 224.0.0.5 Sau khi nhận được gói LSU, mỗi router sẽ gửigói LSAck lại cho DR

Bước 3: Nếu một router nào đó có kết nối tới mạng khác, nó cũng đẩy gói LSUtới những mạng này bằng cách chuyển tiếp gói LSU tới DR của mạng đa truy nhập(hoặc các router liền kề đối với mạng Point-To-Point)

Bước 4: Router cập nhật LSDB bằng cách sử dụng LSU chứa những sự thay đổitrong LSA, sau đó router tính toán lại thuật toán SPF và cập nhật lại bảng định tuyếncủa mình

2.2.7 Duy trì số thứ tự trạng thái liên kết

Một sự kết hợp của thời gian tối đa (max age) và thời gian làm tươi, cũng nhưdãy liên tục số trạng thái liên kết giúp OSPF duy trì cơ chế dữ liệu gần đây nhất chỉ cócác bản ghi trạng thái liên kết Các trường dãy số liên tục số trạng thái liên kết trongphần đầu LSA là 32 bit chiều dài Bắt đầu với việc thiết lập bit tận cùng bên trái, sốthứ tự đầu tiên của dãy số là 0x80000001 Nó được sử dụng để phát hiện LSA cũ hoặcthừa, các số lớn hơn, gần đây hơn là các LSA

Để đảm bảo một cơ sở dữ liệu chính xác, OSPF làm ngập lụt (làm mới) mỗiLSA mỗi 30 phút Mỗi một chu kì là một bản ghi được ngập lụt, số thứ tự được tănglên một Một bản ghi LSA sẽ thiết lập lại thời gian tối đa của nó khi nó nhận được mộtcập nhật LSA mới Một LSA sẽ không bao giờ duy trì trong cơ sở dữ liệu lâu hơn sovới thời gian tối đa là một giờ mà không làm tươi một lần

2.3 Ngập lụt trong giao thức OSPF

Toàn bộ cấu hình mạng OSPF có thể được mô tả như là một nhóm các routerliên kết với nhau bởi các adjacency logic Để định tuyến qua cấu hình logic này, mỗinút phải có một “bản đồ nhận rạng” cấu hình Bản đồ này gọi là cơ sở dữ liệu cấu hình

Cơ sở dữ liệu cấu hình thường được gọi là cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết Nóbao gồm tất cả các LSA mà router nhận được Sự thay đổi trong cấu hình mạng sẽđược diễn tả như là sự thay đổi một hay nhiều LSA Ngập lụt là quá trình các gói LSA(mới và cả LSA đã thay đổi) được gửi qua mạng để đảm bảo các cơ sở dữ liệu củamỗi nút được cập nhật và duy trì sự đồng nhất với các nút khác

Quá trình ngập lụt sử dụng hai loại gói OSPF sau:

- Gói cập nhật trạng thái liên kết (loại 4)

- Gói xác nhận trạng thái liên kết (loại 5)

Mỗi gói cập nhật và xác nhận trạng thái liên kết có thể mang nhiều LSA CácLSA được ngập lụt qua liên mạng, nhưng các gói cập nhật và xác nhận chỉ đượcchuyển giữa hai nút thông qua adjacency

Trong mạng Point-To-Point: Các gói cập nhật được gửi tới địa chỉ multicast tất

Xác nhận rõ ràng: Bằng cách gửi gói xác nhận trạng thái liên kết có chứa cácLSA Header đủ để nhận dạng các LSA

Khi LSA được gửi, một phiên bản của LSA được lưu trong danh sách truyền lạitrạng thái liên kết LSA được truyền lại theo chu kì cho đến khi nhận được xác nhậnhoặc khi adjacency bị hủy bỏ Các gói cập nhật trạng thái liên kết chứa các LSA truyềnlại luôn phát theo kiểu unicast đối với mọi kiểu mạng

2.3.2 Ngập lụt tin cậy sử dụng số trình tự, tổng kiểm tra và tuổi

Mỗi LSA chứa ba giá trị là: số trình tự, tổng kiểm tra và tuổi

Số trình tự: Sử dụng 32 bit có giá trị từ số trình tự đầu tiên (0x80000001) đến sốtrình tự lớn nhất (0x7fffffff) Khi router tạo ra một LSA, nó lập số trình tự của LSA đóbằng số trình tự đầu tiên Mỗi lần router tạo ra một phiên bản LSA, số trình tự lại tănglên một đơn vị Nếu số trình tự hiện tại là số trình từ lớn nhất và phải có một phiên bảnmới của LSA được tạo ra thì trước tiên router đặt tuổi của LSA cũ đang tồn tại trong

cơ sở dữ liệu của các láng giềng bằng Max Age và ngập lụt nó trên tất cả cácadjacency Khi tất cả các láng giềng kề cận biết được tuổi của LSA này là Max Age thìphiên bản mới của LSA này với số trình tự đầu tiên đã có thể được ngập lụt.

Tổng kiểm tra: Là một số nguyên 16 bit được tính toán dựa trên thuật toánFletcher Tổng kiểm tra được tính toán dựa trên toàn bộ LSA ngoại trừ trường tuổi(trường này thay đổi khi LSA chuyển từ nút tới nút do đó phải yêu cầu tính lại tổngkiểm tra tại mỗi nút) Tổng kiểm tra của mỗi LSA cũng được tính lại 5 phút một lầnkhi chúng cư trú trong cơ sở dữ liệu để đảm bảo LSA không bị thay đổi khi ở trong cơ

sở dữ liệu

Tuổi: Là một số nguyên 16 bit không dấu để chỉ ra tuổi của LSA tính theo giây.Phạm vi của tuổi là từ 0 đến 3600s (gọi là tuổi cực đại Max Age) Khi router tạo ramột LSA, nó lập tuổi của LSA bằng 0 Mỗi khi LSA được chuyển tiếp qua một router,tuổi của nó sẽ tăng lên một số giây Tuổi cũng được tăng lên khi LSA cư trú trong cơ

sở dữ liệu Khi LSA đạt đến cuối tuổi Max Age, LSA sẽ được ngập lụt lại sau đó bịxóa khỏi cơ sở dữ liệu Do vậy khi router cần xóa bỏ một LSA khỏi tất cả cơ sở dữliệu, nó sẽ đặt tuổi của LSA bằng Max Age và ngập lụt lại LSA này Chỉ có router tạo

ra LSA mới có thể làm được điều này

Khi nhận được nhiều phiên bản LSA giống nhau, router sẽ xác định LSA mớinhất dựa trên giải thuật sau:

- So sánh số trình tự: LSA có số trình tự cao hơn là LSA mới hơn

- Nếu số trình tự bằng nhau, thì so sánh các tổng kiểm tra LSA có tổng kiểm tra caonhất là LSA mới nhất

- Nếu tổng kiểm tra bằng nhau thì so sánh tuổi Nếu chỉ có một LSA có tuổi là MaxAge, nó được coi là gần mới nhất Ngược lại

- Nếu tuổi của LSA khác nhau hơn 15 phút (Max Age Diff), LSA có tuổi thấp hơnđược chọn Nếu không có điều kiện nào như trên xảy ra, hai LSA được coi là giống hệtnhau

2.4 Cấu hình OSPF cơ bản

Router (config)# router ospf process-id [vrf vnp-name]

- Cho phép một hoặc nhiều tiến trình định tuyến OSPF

Router (config-router)#network ip-address wildcard-mask area area-id

- Xác định những cổng chạy OSPF

Router (config-if)# ip ospf process-id area area-id [secondaries none]

- Lựa chọn phương thức rõ ràng để cho phép OSPF trên một cổng

Để cấu hình quá trình OSPF, hoàn tất các bước sau:

Bước 1: Kích hoạt tiến trình OSPF trên router bằng lệnh router ospf như tronghình vẽ

Những tham số router ospf:

Process-id: Một số được sử dụng bên trong để xác định quá trình định tuyến

OSPF Các process ID không cần phải phù với các process ID trên các router khác.Không nên chạy quá nhiều quá trình OSPF trên cùng một router không được bởi vì nótạo ra nhiều cơ sở dữ liệu làm tăng chi phí

Vrf vpn-name: (Tùy chọn) Chỉ định tên của định tuyến và chuyển tiếp VPN

(VRF) ví dụ để kết hợp với quá trình OSPF VRF

Bước 2: Xác định các cổng trên router là một phần của tiến trình OSPF, sửdụng lệnh network, như trong hình vẽ Lệnh này cũng xác định các vùng OSPF màmạng phụ thuộc

Những tham số Network:

Ip-address: Hoặc là địa chỉ mạng, mạng con, hoặc địa chỉ của cổng.

Wildcard-mask: Xác định làm thế nào để giải thích các IP address Mặt nạ này

có bit ký tự đại diện, trong đó 0 là một phù hợp và 1 là “không quan tâm” Ví dụ0.0.255.255 cho biết phù hợp hai octet đầu tiên

Nếu xác định địa chỉ cổng, sử dụng mask 0.0.0.0 để phù hợp với tất cả 4 octetcủa địa chỉ

Một sự kết hợp address và wildcard-mask 0.0.0.0 255.255.255.255 phù hợp tất

cả cổng trên router

Area-id: Xác định vùng OSPF được liên kết với địa chỉ Tham số này có thể là

một số thập phân hoặc có thể được ký hiệu chấm thập phân, tương tự như một địa chỉ

IP, chẳng hạn như A.B.C.D

2.4.1 Cấu hình OSPF Single-Area

Cho phép một hoặc nhiều tiến trình định tuyến OSPF