Xem mẫu
- 231
• Mô tả các bước tạo và quảng bá đường mặc định vào OSPF.
• Sử dụng các lệnh show để kiểm tra hoạt động của OSPF.
• Cấu hình tiến trình định tuyến OSPF.
• Định nghĩa các thuật ngữ quan trọng của OSPF.
• Mô tả các loại mạng OSPF.
• Mô tả giao thức OSPF Hello.
• Xác định các bước cơ bản trong hoạt động của OSPF.
2.1. Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết
2.1.1. Tổng quan về giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết
Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết hoạt động khác với giao thức
định tuyến theo vectơ khoảng cách. Trong phần này sẽ giải thích những điểm khác
nhau này. Đây là những kiến thức cực kỳ quan trọng đối với 1 nhà quản trị mạng.
Một điểm khác nhau quan trọng mà bạn cần nhớ là giao thức định tuyến theo vectơ
khoảng cách sử dụng phương pháp trao đổi thông tin định tuyến đơn giản hơn.
Thuật toán định tuyến theo trạng thai đường liên kết xây dựng và duy trì một cơ sở
dữ liệu phức tạp của thông tin về cấu trúc mạng. Trong khi thuật toán định tuyến
theo vectơ khoảng cách không cung cấp thông tin cụ thể về đường đi trong mạng
và cũng không có nhận biết về các router khác trên đường đi, thì thuật toán định
tuyến theo trạng thái đường liên kết có đầy đủ thông tin về các router trên đường đi
và cấu trúc kết nối của chúng.
Loại giao Ví dụ Đặc điểm
thức
•
Định tuyến RIPv1 và RIPv2 1.Copy bảng định tuyến cho
router láng giềng.
theo vectơ Intẻỉo Gateway
• 2.Cập nhật định kì.
khoảng cách Routing Protocol
• 3.RIPv1 và RIPv2 sử dụng số
(IGRP).
lượng hop làm thông số định
tuyến.
• 4.Mỗi router nhìn hệ thống
mạng theo sự chi phối của các
router láng giềng.
• 5.Hội tụ chậm.
- 232
• 6.Dễ bị lặp vòng.
• 7.Dễ cấu hình và dễ quản trị.
• 8.Tốn nhiều băng thông.
•
Định tuyến Sử dụng đường ngắn nhất.
Open Shortest Path
• Chỉ cập nhật khi có sự kiện
trạng
theo First (OSPF)
xảy ra.
thai đương Intermediate –
• Gửi gói thông tin về trạng thái
liên kết System to Intermedia
các đường liên kết cho tất cả
– Sýtem (IS-IS)
các router trong mạng.
• Mỗi router có cái nhìn đầy đủ
về cấu trúc hệ thống mạng.
• Hội tụ nhanh.
• Không bị lặp vòng.
• Cấu hình phức tạp hơn.
• Đòi hỏi nhiều bộ nhớ và năng
lượng xử lý hơn so với định
tuyến theo vectơ khoảng cách.
• Tốn ít băng thông hơn so với
định tuyến theo vectơ khoảng
cách.
2.1.2. Đặc điểm của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết .
Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết thu thập thông tin về đường đi
từ tất cả các router khác trong cùng hệ thống mạng hay trong cùng một vùng đã
được xác định. Khi tất cả các thông tin đã được thu thập đầy đủ thì sau đó mỗi
router sẽ tự tính toán để chọn ra đường đi tốt nhất cho nó đến các mạng đích trong
hệ thống. Như vậy mỗi router có một cái nhìn riêng và đầy đủ về hệ thông
mạng,khi đó chúng sẽ không còn truyền đi các thông tin sai lệch mà chúng nhận
được từ các router láng giềng.
- 233
Sau đây là một số hoạt động của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên
kết:
• Đáp ứng nhanh theo sự thay đổi của hệ thống mạng.
• Gửi cập nhật khi hệ thống mạng có sự thay đổi.
• Gửi cập nhật định kỳ để kiểm tra trạng thái đường liên kết.
• Sử dụng cơ chế hello để xác định router láng giềng có còn kết nối được hay
không.
Mỗi router gửi multicast gói hello để giữ liên lạc với các router láng giềng.Gói
hello mang thông tin về các mạng kkết nối trực tiếp vào router.Ví dụ như hình
2.1.2, P4 nhận biết các láng giềng của nó trong mạng Perth3 là P1và P3. LSAs
cung cấp thông tin cập nhật về trạng thái đường liên kết của các router trong
mạng.
Hình 2.1.2. Sử dụng hello để xác định router láng giềng
trên từng mạng.
- 234
Sau đây là các đặc điểm hoạt đông của router sử dụng giao thức định tuyến theo
trạng thái đường liên kết:
1. Sử dụng thông tin từ gói hello và LSAs nhận được từ các router láng giềng
để xây dựng cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng.
2. Sử dụng thuật toán SPF để xác tính toán ra đường ngắn nhất đến từng mạng.
3. Lưu kết quả chon đường trong bảng định tuyến.
2.1.3. Thông tin định tuyến được duy trì như thế nào
Phần này sẽ giải thích giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết sử dụng
các thành phần sau đây như thế nào:
• LSAs.
• Cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng.
• Thuật toán SPF
• Cây SPF
• Bảng định tuyến với đường đi và cổng ra tương ứng để định tuyến cho gói
dữ liệu.
Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết được thiết kế để khắc phục
các nhược điểm của giao thức định tuyến theovectơ khoảng cách. Ví dụ như:giao
thức định tuyến theo vectơ khoảng cách chỉ trao đổi thông tin định tuyến với các
router kết nối trực tiếp với mình mà thôi, trong khi đó giao thức định tuyến theo
trạng thái đường liên kết thực hiện trao đổi thông tin định tuyến trên một vùng
rộng lớn.
Khi có một sự cố xảy ra trong mạng, ví dụ như có một router láng giềng bị mất kết
nối , giao thức định tuyến theo trạng đường liên kết lập tức phát các gói LSAs ra
trên toàn vùng bằng 1 địa chỉ multicast đặc biệt. Tiến trình này thực hiện gửi thông
tin ra tất cả các cổng, trừ cổng nhận được thông tin. Mỗi router nhận được một
LSA, cập nhật thông tin mới này vào cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng. Sau
đó router chuyển tiếp gói LSA này cho tất cả các thiết bị làng giềng khác. LSAs
làm cho mọi router trong vùng thực hiện tính toán lại đường đi. Chính vì vậy số
lượng router trong một vùng nên có giới hạn.
- 235
Một kết nối tương ứng với một cổng trên router. Thông tin về trạng thái của một
liên kết bao gồm thông tin về một cổng của router và mối quan hệ với các router
láng giềng trên cổng đó. Ví dụ như: thông tin về một cổng trên router bao gồm địa
chỉ IP, subnet mask, loại mạng kết nối vào cổng đó…Tập hợp tất cả các thông tin
trên được lưu lại thành một cơ sở dữ liệu về trạng thái các đường liên kết, hay còn
gọi là cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng. Cơ sở dữ liệu này được sử dụng để
tính toán chọn đường tốt nhất. Router áp dụng thuật toán chọn đường ngắn nhất
Dijkstra vào cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng, từ đó xây dựng nên cây SPF với bản
thân router là gốc. Từ cây SPF này, router sẽ chọn ra đường ngắn nhất đến từng
mạng đích. Kết quả chọn đường được đặt trên bảng định tuyến của router.
Hình 2.1.3
2.1.4 Thuật toán định tuyến theo trạng thái đường liên kết
Thuật toán định tuyến theo trạng thái đường liên kết xây dựng và duy trì một cơ
sở dữ liệu phức tạp về cấu trúc hệ thống mạng bằng cách trao đổi các gói quảng
cáo trạng thái đường liên kết LSAs(Link – State Advertisements) với tất cả các
router khác trong mạng.
Thuật toán định tuyến theo trạng thái đường liên kết có đặc điểm sau:
• Chúng được xem như là một tập hợp các giao thức SPF.
- 236
• Chúng xây dựng và duy trì một cơ sở dữ liệu phức tạp về cấu trúc hệ thống
mạng.
• Chúng dựa trên thuật toán Dijkstra.
Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết phát triển và duy trì đầy đủ các
thông tin về mọi router trong mạng và cấu trúc kết nối của chúng. Điều này được
thực hiện nhờ quá trình trao đổi LSAs với các router khác trong mạng.
Mỗi router xây dựng cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng của mình nhờ các
thông tin từ các LSA mà nó nhận được. Sau đó router sử dụng thuật toán SP để
tính toán chọn đường ngắn nhất đến từng mạng đích. Kết quả chọn đường được
đưa lên bảng định tuyến của router. Trong suốt tiến trình hoạt động, mọi sự thay
đổi trong cấu trúc hệ thống mạng như một thành phần mạng bị đứt hay mạng phát
triển thêm thành phần mới đều được phat hiện và đáp ứng theo.
Việc trao đổi LSA được thực hiện khi có một sự kiện xảy ra trong mạng chứ không
được thực hiện theo định kìy. Nhờ vậy tốc độ hội tụ nhanh hơn ví không cần chờ
hết thời gian định kỳ các router mới được hội tụ.
- 237
Hình 2.1.4
Ví dụ hình 2.1.4: Tùy theo từng giao thức và thông số định tuyến tương ứng, giao
thức định tuyến có thể phân biệt được hai đường đến cùng một đích và sử dụng
đường tốt nhất. Trong hình 2.1.4, trên bảng định tuyến có hai đường đi từ Router A
đến Router D. Hai đường này có chi phí bằng nhau nên giao thức định tuyến ghi
nhận cả hai. Có một số giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết có cách
đánh giá khả năng hoạt động của hai đường và chon đường tốt nhất. Ví dụ, nếu
đường đi qua Router C gặp trở ngại như bị nghẽn mạch hoặc bị hư hỏng thì giao
thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết có thể nhận biết được các thay đổi
này và chuyển gói di theo đường qua Router B.
2.1.5 Ưu và nhược điểm của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên
kết
Sau đây là các ưu điểm của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết:
• Sử dụng chi phí làm thông số định tuyến để chọn đường đi trong mạng.
Thông số chi phí này có thể phản ánh được dung lượng của đường truyền.
• Thực hiện cập nhật khi có sự kiện xảy ra, phát LSAs ra cho mọi router trong
hệ thống mạng. Điều này giúp cho thời gian hội tụ nhanh hơn.
• Mỗi router có một sơ đồ đầy đủ và đồng bộ về toàn bộ cấu trúc hệ thống
mạng. Do đó chúng rất khó bị lặp vòng.
- 238
• Router sử dụng thông tin mới nhất để quyết định chọn đường đi.
• Cần thiết kế hệ thống mạng một cách cẩn thận để cơ sở dữ liệu về trạng thái
các đường liên kết có thể được thu nhỏ lại. Nhờ đó chúng ta có thể tiết kiệm
được các tính toán Dijkstra và hội tụ nhanh hơn.
• Mọi router sử dụng sơ đồ cấu trúc mạng của riêng nó để chọn đường. Đặc
tính này sẽ giúp chúng ta khi cần xử lý sự cố.
• Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết có hỗ trợ CIDR và
VLSM.
Sau đây là các nhược điểm của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết:
• Chúng đòi hỏi nhiều dung lượng bộ nhớ và năng lực xử lý cao hơn so với
giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách. Do đó chúng khá mắc tiền đối
với các tổ chức nhỏ, chi phi hạn hẹp và thiết bị cũ.
• Chúng đòi hỏi hệ thống mạng phải được thiết kề theo mô hình phân cấp, hệ
thống mạng được chia ra thành nhiều cùng nhỏ để làm giảm bớt độ lớn và độ
phức tạp của cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng.
• Chúng đòi hỏi nhà quản trị mạng phải nắm vững giao thức.
• Trong suốt quá trình khởi động, các router thu thập thông tin về cấu trúc hệ
thống mạng để xây dựng cơ sở dữ liệu, chúng phát các gói LSA ra trên toàn
bộ mạng. Do đó tiến trình này có thể làm giảm dung lượng đường truyền
dành cho dữ liệu khác.
So sánh và phân biệt giữa định tuyến theo vectơ khoảng cách và
1.1.4.
định tuyến theo trạng thái đường liên kết
Trước tiên ta xét giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách. Thông tin định
tuyến mà các router gửi đi là những thông tin gì và gửi cho ai ? Các router định
tuyến theo vectơ khoảng cách thực hiện gửi toàn bộ bảng định tuyến của mình
và chỉ gửi cho các router kết nối trực tiếp với mình. Như chúng ta đã biết ,thông
tin trên bảng định tuyến rất ngắn gọn,chỉ cho biết tương ứng với một mạng đích
là cổng nào của router , router kế tiếp có địa chỉ IP là gì, thông số định tuyến
của con đường này là bao nhiêu. Do đó, các router định tuyến theo vectơ
khoảng cách không biết được đường đi một cách cụ thể, không biết về các
router trung gian trên đường đi và cấu trúc kết nối giữa chúng. Các bạn có thể
xem nội dung bảng định tuyến trên router bằng lệnh show ip route. Hơn nữa,
bảng định tuyến là kết quả chọn đường tốt nhất của mỗi router. Do đó, khi
- 239
chúng trao đổi bảng định tuyến với nhau, các router chọn đường dựa trên kết
quả đã chọn của router láng giềng. Mỗi router nhìn hệ thống mạng theo sự chi
phối của các router láng giềng.
Các router định tuyến theo vectơ khoảng cách thực hiện cập nhật thông tin định
tuyến theo định kỳ nên tốn nhiều băng thông đường truyền. Khi có sự thay đổi
xảy ra, router nào nhận biết sự thay đổi đầu tiên sẽ cập nhật bảng định tuyến
của mình trước rồi chuyển bảng định tuyến bảng định tuyến cập nhật cho router
láng giềng. Router láng giềng nhận được thông tin mới, cập nhật vào bảng định
tuyến đã được cập nhật cho các router láng giềng kế tiếp. Quá trình cập nhật cứ
lần lượt như vậy ra toàn bộ hệ thống. Do đó thời gian bị hội tụ chậm.
Bây giờ ta xét đến giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết. Thông
tin định tuyến mà các router gửi đi là gì và gửi cho ai? Khi bắt đầu hoạt động,
mỗi router sẽ gửi thông tin cho biết nó có bao nhiếu kết nối và trạng thái của
mỗi đường kết nối như thế nào, và nó gửi cho mọi router khác trong mạng bằng
địa chỉ multicast. Do đó mỗi router đều nhận được từ tất cả các router khác
thông tin về các kết nối của chúng. Kết quả là mỗi router sẽ có đầy đủ thông tin
để xây dựng một cơ sở dữ liệu về trạng thái các đường liên kết, hay còn gọi là
cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng. Như vậy, mỗi router đều có một cái nhìn đầy đủ
và cụ thể về cấu trúc của hệ thống mạng. Từ đó, mỗi router tự tính toán để chọn
đường đi tốt nhất đến từng mạng đích.
Khi các router định tuyến theo trạng thái đường liên kết đã hội tụ xong, không
thực hiện cập nhật định kỳ. Chỉ khi nào có sự thay đổi thì thông tin về sự thay
đổi đó được truyền đi cho tất cả các router trong mạng. Do đó thời gian hội tụ
nhanh và ít tốn băng thông.
Ta thấy ưu điểm nổi trội của định tuyến theo trạng thái đường liên kết so với
định tuyến theo vectơ khoảng cách là thời gian hội tụ nhanh hơn và tiết kiệm
băng thông đường truyền hơn. Giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên
kết có hỗ trợ CIDR và VLSM. Do đó, chúng là một lựa chọn tốt cho mạng lớn
và phức tạp. Thực chất giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết thực
hiện định tuyến tốt hơn so với giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách ở
mọi kích cỡ mạng. Tuy nhiên, giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên
kết không được triển khai ở mọi hệ thống mạng vì chúng đòi hỏi dung lượng bộ
- 240
nhớ lớn và năng lực xử lý mạnh hơn, do đó có thể gây quá tải cho các thiết bị
xử lý chậm. Một nguyên nhân nữa làm cho chúng không được triển khai rộng
rãi là do chúng là một giao thức thực sự phức tạp, đòi hỏi người quản trị mạng
phải được đào tạo tốt mới có thề cấu hình đúng và vận hành được.
1.2. Các khái niệm về OSPF đơn vùng
2.2.1. Tổng quát về OSPF
OSPF là một giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết được triển khai
dựa trên các chuẩn mở. OSPF đựơc mô tả trong nhiều chuẩn của IETF (Internet
Engineering Task Force). Chuẩn mở ở đây có nghĩa là OSPF hoàn toàn mở đối với
công cộng, không có tính độc quyền
Nếu so sánh với RIPv1 và v2 thí OSPF là một giao thức định tuyến nội vi IGP tốt
hơn vì khả năng mở rộng của nó. RIP chỉ giới hạn trong 15 hop, hội tụ chậm và đôi
khi chọn đường có tốc độ chậm vì khi quyết định chọn đường nó không quan tâm
đến các yếu tố quan trọng khác như băng thông chẳng hạn. OSPF khắc phục được
các nhược điểm của RIP và nó là một giao thức định tuyến mạnh, có khả năng mở
rộng, phù hợp với các hệ thống mạng hiện đại. OSPF có thể được cấu hình đơn
vùng để sử dụng cho các mạng nhỏ.
- 241
Hình 2.2.1. Mạng OSPF lớn được thiết kế phân cấp và chia
thành nhiều vùng
Ví dụ như hình 2.2.1, mạng OSPF lớn cần sử dụng thiết kế phân cấp và chia thành
nhiều vùng. Các vùng này đều được kết nối vào cùng phân phối la vùng 0 hay còn
gọi là vùng xương sống (backbone). Kiểu thiết kế này cho phép kiểm soát hoạt
động cập nhật định tuyến. Việc phân vùng như vậy làm giảm tải của hoạt động
định tuyến, tăng tốc độ hội tụ, giới hạn sự thay đổi của hệ thống mạng vào từng
vùng và tăng hiệu suất hoạt động.
2.2.2. Thuật ngữ của OSPF
Router định tuyến theo trạng thái đường liên kết xác định các router láng giềng và
thiết lập mối quan hệ với các láng giềng này.
- 242
OSPF thực hiện thu thập thông tin về trạng thái các đường liên kết từ các router
láng giềng. Mỗi router OSPF quảng cáo trạng thái các đường liên kết của nó và
chuyển tiếp các thông tin mà nó nhận được cho tất cả các láng giềng khác.
Hình 2.2.2.a. Link – là một cổng trên router. Link-state: trạng thái của một
đường liên kết giữa hai router, bao gồm trạng thái của một cổng trên router và
mối quan hệ giữa nó với router láng giềng kết nối vào cổng đó.
Router xử lý các thông tin nhận được để xây dựng một cơ sở dữ liệu về trạng thái
các đường liên kết trong một vùng. Mọi router trong cùng một vùng OSPF sẽ có
cùng một cơ sở dữ liệu này. Do đó mọi router sẽ có thông tin giống nhau về trạng
thái của các đường liên kết và láng giềng của các router khác.
- 243
Hình 2.2.2.b.. Link-state database (Topological database) – danh sách các thông
tin về mọi đường liên kết trong vùng.
Hình 2.2.2.c.Area - Tập hợp các mạng và các router có cùng chỉ số danh định
vùng. Mỗi router trong một vùng chỉ xây dựng cơ sở dữ liệu về trạng thái các
đường liên kết trong vùng đó. Do đó, các router trong cùng một vùng sẽ có
thông tin giống nhau về trạng thái các đường liên kết. Router nằm trong một
vùng được gọi la router nội vùng.
Mỗi router áp dụng thuật toán SPF và cơ sở dữ liệu của nó để tính toán chọn đường
tốt nhất đến từng mạng đích. Thuật toán SPF tính toàn chi phí dựa trên băng thông
của đường truyền. Đường nào có chi phí nhỏ nhất sẽ được chọn để đưa vào bảng
định tuyến.
- 244
Hình 2.2.2.d. Cost – giá trị chi phí đặt cho một đường liên kết. Giao thức định
tuyến theo trạng thái đường liên kết tính chi phí cho một liên kết dựa trên băng
thông hoặc tốc độ của đường liên kết đó.
Hình 2.2.2.e. Routing table – hay còn gọi là cơ sở dữ liệu để chuyển gói. Bảng
định tuyến là kết quả chọn đường của thuật toán chọn đường địa dựa trên cơ sở
dữ liệu về trạng thái các đường liên kết.
nguon tai.lieu . vn
