GIỚI THIỆU
Định tuyến đơn giản chỉ là tìm đường đi từ mạng này đến mạng khác. Thông tin về những con đường này có thể là được cập nhật tự động từ các router khác hoặc là do người quản trị mạng chỉ định cho router.
Chương này sẽ giới thiệu các khái niệm về định tuyến động, các loại giao thức định tuyến động và phân tích mỗi loại một giao thức tiêu biểu.
Người quản trị mạng khi chọn lựa một giao thức định tuyến động cần cân nhắc một số yếu tố như: độ lớn của hệ thống mạng, băng thông các đường truyền, khả năng của router. loại router và phiên bản router, các giao thức đang chạy trong hệ thống mạng. Chương này mô tả chi tiết về sự khác nhau giữa các giao thức định tuyến để giúp cho nhà quản trị mạng trong việc chọn lựa một giao thức định tuyến.
Khi hoàn tất chương này, các bạn sẽ thực hiện được những việc sau:
• Giải thích được ý nghĩa của định tuyến tĩnh.
• Cấu hình đường cố định và đường mặc định cho router.
• Kiểm tra và xử lý sự cố liên quan đến đường cố định và đường mặc định của router.
• Phân biệt các loại giao thức định tuyến.
• Nhận biết giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách.
• Nhận biết giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết.
• Mô tả đặc điểm cơ bản của các giao thức định tuyến thông dụng.
• Phân biệt giao thức định tuyến nội bộ.
• Phân biệt giao thức định tuyến ngoại vi.
• Cấu hình RIP (Routing Information Protocol – Giao thức thông tin định tuyến) cho router.
6.1 Giới thiệu về định tuyến tĩnh
6.11 .Giới thiệu về định tuyến
Chương này sẽ giới thiệu các khái niệm về định tuyến động, các loại giao thức định tuyến động và phân tích mỗi loại một giao thức tiêu biểu.
Người quản trị mạng khi chọn lựa một giao thức định tuyến động cần cân nhắc một số yếu tố như: độ lớn của hệ thống mạng, băng thông các đường truyền, khả năng của router. loại router và phiên bản router, các giao thức đang chạy trong hệ thống mạng. Chương này mô tả chi tiết về sự khác nhau giữa các giao thức định tuyến để giúp cho nhà quản trị mạng trong việc chọn lựa một giao thức định tuyến.
Khi hoàn tất chương này, các bạn sẽ thực hiện được những việc sau:
• Giải thích được ý nghĩa của định tuyến tĩnh.
• Cấu hình đường cố định và đường mặc định cho router.
• Kiểm tra và xử lý sự cố liên quan đến đường cố định và đường mặc định của router.
• Phân biệt các loại giao thức định tuyến.
• Nhận biết giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách.
• Nhận biết giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết.
• Mô tả đặc điểm cơ bản của các giao thức định tuyến thông dụng.
• Phân biệt giao thức định tuyến nội bộ.
• Phân biệt giao thức định tuyến ngoại vi.
• Cấu hình RIP (Routing Information Protocol – Giao thức thông tin định tuyến) cho router.
6.1 Giới thiệu về định tuyến tĩnh
6.11 .Giới thiệu về định tuyến
Định tuyến là quá trình mà router thực hiện để chuyển gói dữ liệu tới mạng đích
Tất cả các router dọc theo đường đi đều dựa vào địa chỉ IP đích của gói dữ liệu để chuyển gói theo đúng hướng đến đích cuối cùng .Để thực hiện được điều này ,router phải học thông tin về đường đi tới các mạng khác .Nếu router chạy định tuyến động thì router tự động học những thông tin này từ các router khác .Còn nếu router chạy định tuyến tĩnh thì người quản trị mạng phải cấu hình các thông tin đến các mạng khác cho router .
Đối với định tuyến tĩnh ,các thông tin về đường đi phải do người quản trị mạng nhập cho router .Khi cấu trúc mạng có bất kỳ thay đổi nào thì chính người quản trị mạng phải xoá hoặc thêm các thông tin về đường đi cho router .Những loại đường đi như vậy gọi là đường đi cố định .Đối với hệ thống mạng lớn thì công việc bảo trì mạng định tuyến cho router như trên tốn rất nhiều thời gian .Còn đối với hệ thống mạng nhỏ ,ít có thay đổi thì công việc này đỡ mất công hơn .Chính vì định tuyến tĩnh đòi hỏi người quản trị mạng phải cấu hình mọi thông tin về đường đi cho router nên nó không có được tính linh hoạt như định tuyến động .Trong những hệ thống mạng lớn ,định tuyến tĩnh thường được sử dụng kết hợp với giao thức định tuyến động cho một số mục đích đặc biệt.
6.1.2. Hoạt động của định tuyến tĩnh.
Hoạt động của định tuyến tĩnh có thể chia ra làm 3 bước như sau:
• Đầu tiên ,người quản trị mạng cấu hình các đường cố định cho router
• Router cài đặt các đường đi này vào bảng định tuyến .
• Gói dữ liệu được định tuyến theo các đường cố định này . Người quản trị mạng cấu hình đường cố định cho router bằng lệnh iproute.Cú pháp của lệnh iproute như hình 6.1.2a:
Hình 6.1.2a
Trong 2 hình 6.1.2.c và 6.1.2.c là 2 câu lệch mà người quản trị của router Hoboken cấu hình đường cố định cho router đến mạng 172.16.1.0/24 và 172.16.5.0/24 .Ở hình 6.1.2.b,câu lệnh này chỉ cho router biết đường đến mạng đích đi ra bằng cổng giao tiếp nào .Còn ở hình 6.1.2.c ,câu lệnh này chỉ cho router biết địa chỉ IP của router kế tiếp là gì để đến được mạng đích .Cả 2 câu lệnh đều cài đặt đường cố định vào bảng định tuyến của router Hoboken.Điểm khác nhau duy nhất giữa 2 câu lệnh này là chỉ số tin cậy của 2 đường cố định tương ứng trên bảng định tuyến của router sẽ khác nhau.
Hình 6.1.2.b
Hình 6.1.2.c
Chỉ số tin cậy là một thông số đo lường độ tin cậy của một đường đi .Chỉ số này càng thấp thì độ tin cậy càng cao .Do đó ,nếu đến cùng một đích thì con đường nào có chỉ số tin cậy thấp hơn thì đường đó được vào bảng định tuyến của router trước .Trong ví dụ trên,đường cố định sử dụng địa chỉ IP của trạm kế tiếp sẽ có chỉ số tin cậy mặc định là 1,còn đường cố định sử dụng cổng ra thì có chỉ số tin cậy mặc định là 0 .Nếu bạn muốn chỉ định chỉ số tin cậy thay vì sử dụng giá trị mặc định thì bạn thêm thông số này vào sau thông số về cổng ra/địa chỉ IP trạm kế của câu lệnh .Giá trị của chỉ số này nằm trong khoảng từ 0 đến 255.
Waycross (config)# ip router 172.16.3.0 255.255.255.0 172.16.4.1.130
Nếu router không chuyển được gói ra cổng giao tiếp đã được cấu hình thì có nghĩa là cổng giao tiếp đang bị đóng,đường đi tương ứng cũng sẽ không được đặt vào bảng định tuyến .
Đôi khi chúng ta sử dụng đường cố định làm đường dự phòng cho đường định tuyến động .Router sẽ chỉ sử dụng đường cố định khi đường định tuyến động bị đứt .Để thực hiện điều này ,bạn chỉ cần đặt giá trị chỉ số tin cậy của đường cố định cao hơn chỉ số tin cậy của giao thức định tuyến động đang sử dụng là được .
6.1.3. Cấu hình đường cố định
Sau đây là các bước để cấu hình đường cố định :
1. Xác định tất cả các mạng đích cần cấu hình ,subnet mask tương ứng và gateway tương ứng .Gateway có thể là cổng giao tiếp trên router hoặc là địa chỉ của trạm kế tiếp để đến được mạng đích .
2. Bạn vào chế độ cấu hình toàn cục của router .
3. Nhập lệnh ip route với địa chỉ mạng đích ,subnet mask tương ứng và gateway tương ứng mà bạn đã xác định ở bước 1.Nếu cần thì bạn thêm thông số về chỉ số tin cậy .
4. Lặp lại bước 3 cho những mạng đích khác
5. Thoát khỏi chế độ cấu hình toàn cục ,
6. Lưu tập tin cấu hình đang hoạt động thành tập tin cấu hình khởi động bằng lệnh copy running –config statup-config.
Hình 6.1.3 là ví dụ về cấu hình đường cố định với cấu trúc mạng chỉ có 3 router kết nối đơn giản .Trên router Hoboken chúng ta phải cấu hình đường đi tới mạng 172.16.1.0 và 172.16.5.0.Cả 2 mạng này đều có subnet mask là 255.255.255.0
Khi router Hoboken định tuyến cho các gói đến mạng đích là 172.16.1.0 thì nó sử dụng các đường đi cố định mà ta đã cấu hình cho router để định tuyến tới router Sterling ,còn gói nào đến mạng đích là 172.16.5.0 thì định tuyến tới router Waycross.
2. Bạn vào chế độ cấu hình toàn cục của router .
3. Nhập lệnh ip route với địa chỉ mạng đích ,subnet mask tương ứng và gateway tương ứng mà bạn đã xác định ở bước 1.Nếu cần thì bạn thêm thông số về chỉ số tin cậy .
4. Lặp lại bước 3 cho những mạng đích khác
5. Thoát khỏi chế độ cấu hình toàn cục ,
6. Lưu tập tin cấu hình đang hoạt động thành tập tin cấu hình khởi động bằng lệnh copy running –config statup-config.
Hình 6.1.3 là ví dụ về cấu hình đường cố định với cấu trúc mạng chỉ có 3 router kết nối đơn giản .Trên router Hoboken chúng ta phải cấu hình đường đi tới mạng 172.16.1.0 và 172.16.5.0.Cả 2 mạng này đều có subnet mask là 255.255.255.0
Khi router Hoboken định tuyến cho các gói đến mạng đích là 172.16.1.0 thì nó sử dụng các đường đi cố định mà ta đã cấu hình cho router để định tuyến tới router Sterling ,còn gói nào đến mạng đích là 172.16.5.0 thì định tuyến tới router Waycross.
Hình 6.1.3
Ở khung phía trên của hình 6.1.3,cả 2 câu lệnh đều chỉ đường cố định cho router thông qua cổng ra trên router .Trong câu lệnh này lại không chỉ định giá trị cho chỉ số tin cậy nên trên bảng định tuyến 2 đường cố định nay có chỉ số tin cậy mặc định là 0.Đường có chí số tin cậy bằng 0 là tương đương với mạng kết nối trực tiếp vào router .
Ở khung bên dưới của hình 6.1.3, 2 câu lênh chỉ đường cố định cho router thông qua địa chỉ của router kế tiếp .Đường tới mạng 172.168.1.0 có địa chỉ của router kế tiếp là 172.16.2.1,đường tới mạng 172.16.5.0 có địa chỉ của router kế tiếp là 172.16.4.2 .Trong 2 câu này cũng không chỉ định giá trị cho chỉ số tin cậy nên 2 đường cố định tương ứng sẽ có chỉ số tin cậy mặc định là 1.
6.1.4 Cấu hình đường mặc định cho router chuyển gói đi
Đường mặc định là đường mà router sẽ sử dụng trong trường hợp router không tìm thấy đường đi nào phù hợp trong bảng định tuyến để tới đích của gói dữ liệu .Chúng ta thường cấu hình đường mặc định cho đường ra Internet của router vì router không cần phải lưu thông tin định tuyến tới từng mạng trên Internet .Lệnh cấu hình đường mặc định thực chất cũng là lệnh cấu hình đường cố định ,cụ thể là câu lệnh như sau:
Ip route 0.0.0.0.0.0.0.0[next –hop-address/outgoing interface ]
Subnet 0.0.0.0 khi được thực hiện phép toán AND logic với bất kỳ địa chỉ IP đích nào cũng có kết quả là mạng 0.0.0.0 .Do đó ,nếu gói dữ liệu có địa chỉ đích mà router không tìm được đường nào phù hợp thì gói dữ liệu đó sẽ được định tuyến tới mạng 0.0.0.0.
Sau đây là các bước cấu hình đường mặc định :
• Vào chế độ cấu hình toàn cục ,Nhập lệnh ip route với mạng đích là 0.0.0.0 và subnet mask tương ứng là 0.0.0.0. Gateway của đường mặc định có thể là cổng giao tiếp trên router kế tiếp. Thông thường thì chúng ta nên sử dụng địa chỉ IP của router kế tiếp làm gateway .
• Thoát khỏi chế độ cấu hình toàn cục ,
• Lưu lại thành tập tin cấu hình khởi động trong NVPAM bằng lệnh copy running –config.
Tiếp tục xét ví dụ trong phần 6.1.3 :router Hoboken đã được cấu hình để định tuyến dữ liệu tới mạng 172.16.1.0 trên router Sterling và tới mạng 1720160.5.0 trên router Waỷcoss để chỉ đường tới từng mạng một .Nhưng cách này thì không phải là một giải pháp hay cho những hệ thống mạng lớn.
Sterling kết nối đến tất cả các mạng khác thông qua một cổng Serial 0 mà thôi. Tương tự waycrooss cũng vậy .Waycross chỉ có một kết nối đến tất cả các mạng khác thông qua cổng Serial 1 mà thôi .Do đó chúng ta cấu hình đường mặc định cho Sterling và và Waycrooss thì 2 router này sẽ sử dụng đường mặc định để định tuyến cho gói dữ liệu đến tất cả các mạng nào không kết nối trực tiếp vào nó .
• Lưu lại thành tập tin cấu hình khởi động trong NVPAM bằng lệnh copy running –config.
Tiếp tục xét ví dụ trong phần 6.1.3 :router Hoboken đã được cấu hình để định tuyến dữ liệu tới mạng 172.16.1.0 trên router Sterling và tới mạng 1720160.5.0 trên router Waỷcoss để chỉ đường tới từng mạng một .Nhưng cách này thì không phải là một giải pháp hay cho những hệ thống mạng lớn.
Sterling kết nối đến tất cả các mạng khác thông qua một cổng Serial 0 mà thôi. Tương tự waycrooss cũng vậy .Waycross chỉ có một kết nối đến tất cả các mạng khác thông qua cổng Serial 1 mà thôi .Do đó chúng ta cấu hình đường mặc định cho Sterling và và Waycrooss thì 2 router này sẽ sử dụng đường mặc định để định tuyến cho gói dữ liệu đến tất cả các mạng nào không kết nối trực tiếp vào nó .
Hình 6.1.4a
Hình 6.1.4b
6.1.5.Kiểm tra cấu hình đường cố định
Sau khi cấu hình đường cố định ,chúng ta phải kiểm tra xem bảng định tuyến đã có đường ,cố định mà chúng ta đã cấu hình hay chưa ,hoạt động định tuyến có đúng hay không .Bạn dùng lệnh show running –config để kiểm tra nội dung tập tin cấu hình đang chạy trên RAM xem câu lệnh cấu hình đường cố định đã được nhập vào đúng chưa .Sau đó bạn dùng lệnh show ip route để xem có đường cố định trong bảng định tuyến hay không .
Sau đây là các bước kiểm tra cấu hình đường cố định :
• Ở chế độ đặc quyền ,bạn nhập lệnh show running-config để xem tập tin cấu hình đang hoạt động .
• Kiểm tra xem câu lệnh –cấu hình đường cố định có đúng không .Nếu không đúng thì bạn phải vào lại chế độ cấu hình toàn cục ,xoá câu lệnh sai đi và nhập lại câu lệnh mới .
• Nhập lệnh show ip roule.
• Kiểm tra xem đường cố định mà bạn đã cấu hình có trong bảng định tuyến hay không
6.1.6. Xử lý sự cố
Xét ví dụ trong phần 6.1.3:router Hoboken đã được cấu hình đường cố định tới mạng 172.16.1.0 trên Sterling và tới mạng 172.16.5.0 trên waycross .Với cấu hình như vậy thì node trong mạng 172.16.1.0 ở Sterling không thể truyền dữ liệu cho node trong mạng 172.16.5.0 được .Bây giờ trên router Sterling ,bạn thực hiện lệnh ping tới một node trong mạng 172.16.5.0.Lệnh ping không thành công .Sau đó bạn dùng lệnh traceroute đến node mà bạn vừa mới ping để xem lệnh traceroute bị rớt ở đâu .Kết quả của câu lệnh traceroute cho thấy router Sterling nhận được gói ICMP trả lời từ router Hoboken mà không nhận được từ router waycross.Chúng ta telnet vào router Hoboken .Từ router Hoboken chúng ta thử ping đến node trong mạng 172.16.5.0 .Lệnh ping này sẽ thành công vì Hoboken kết nối trực tiếp với waycross.
Hình 6.1.6a
Hình 6.1.6b
Hình 6.1.6c
6.2 Tổng quan về định tuyến động
6.2.1 Giới thiệu về giao thức định tuyến động
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.
Sau đây là một số giao thức định tuyến :
• Routing information Protocol(RIP)
• Interior Gateway Routing Protocol(IGRP)
• Enhanced Inteior Gateway Routing Protocol(EIGRP)
• Open Shortest Path First(OSPF)
Còn giao thức được định tuyến thì được sử dụng để định hướng cho dữ liệu của người dùng .Một giao thức được định tuyến sẽ cung cấp đầy đủ thông tin về địa chỉ lớp mạng để gói dữ liệu có thể truyền đi từ host này đến host khác dựa trên cấu trúc địa chỉ đó .
Sau đây là các giao thức được định tuyến:
• Internet Protocol (IP)
• Internetwork Packet Exchange(IPX)
6.2.2.Autonmous sytem(AS) (Hệ thống tự quản )
Hệ tự quản (AS) là một tập hợp các mạng hoạt động dưới cùng một cơ chế quản trị về định tuyến .Từ bên ngoài nhìn vào ,một AS được xem như một đơn vị .
Tổ chức Đăng ký số Internet của Mỹ (ARIN-American Regitry of Internet Numbers)là nơi quản lý việc cấp số cho mỗi AS .Chỉ số này dài 16 bit .Một số giao thức định tuyến ,ví dụ như giao thức IRGP của Cisco,đòi hỏi phải có số AS xác định khi hoạt động .
• Internet Protocol (IP)
• Internetwork Packet Exchange(IPX)
6.2.2.Autonmous sytem(AS) (Hệ thống tự quản )
Hệ tự quản (AS) là một tập hợp các mạng hoạt động dưới cùng một cơ chế quản trị về định tuyến .Từ bên ngoài nhìn vào ,một AS được xem như một đơn vị .
Tổ chức Đăng ký số Internet của Mỹ (ARIN-American Regitry of Internet Numbers)là nơi quản lý việc cấp số cho mỗi AS .Chỉ số này dài 16 bit .Một số giao thức định tuyến ,ví dụ như giao thức IRGP của Cisco,đòi hỏi phải có số AS xác định khi hoạt động .
Hình 6.2.2:Một AS là bao gồm các router hoạt động dưới cùng một cơ chế quản trị
6.2.3. Muc đích của giao thức định tuyến và hệ thống tự quản
Múc đích của giao thức định tuyến là xây dựng và bảo trì bảng định tuyến .Bảng định tuyến này mang thông tin về các mạng khác và các cổng giao tiếp trên router đến các mạng này .Router sử dụng giao thức định tuyến để quản lý thông tin nhận được từ các router khác ,thông tin từ cấu hình của các cổng giao tiếp và thông tin cấu hình các đường cố định .
Giao thức định tuyến cấp nhật về tất cả các đường ,chọn đường tốt nhất đặt vào bảng định tuyến và xoá đi khi đường đó không sử dụng được nữa .Còn router thì sử dụng thông tin trêng bảng định tuyến để chuyển gói dữ liệu của các giao thức được định tuyến .
Định tuyến động hoạt động trên cơ sở các thuật toán định tuyến .Khi cấu trúc mạng có bất kỳ thay đổi nào như mở rộng thêm ,cấu hình lại ,hay bị trục trặc thì khi đó ta nói hệ thống mạng đã được hội tụ .Thời gian để các router đồng bộ với nhau càng ngắn càng tốt vì khi các router chưa đồng bộ với nhau về các thông tin trên mạng thì sẽ định tuyến sai.
Với hệ thống tự quản (AS) ,toàn bộ hệ thống mạng toàn cầu được chia ra thành nhiều mạng nhỏ, dể quản lý hơn.Mỗi AS có một số AS riêng ,không trùng lặp với bất kỳ AS khác ,và mỗi AS có cơ chế quản trị riêng của mình .
6.2.5 Phân loại các giao thức định tuyến
Đa số các thuật toán định tuyến được xếp vào 2 loại sau :
• Vectơ khoảng cách
• Trạng thái đường liên kết .
Định tuyến theo vectơ khoảng cách thực hiện truyền bản sao của bảng định tuyến từ router này sang router khác theo định kỳ .Việc cập nhật định kỳ giữa các router giúp trao đổi thông tin khi cấu trúc mạng thay đổi .Thuật toán định tuyến theo véctơ khoảng cách còn được gọi là thuật toán Bellman-Ford.
Mỗi router nhận được bảng định tuyến của những router láng giềng kết nối trực tiếp với nó .Ví dụ như hình 6.2.5a :router B nhận được thông tin từ router A .Sau đó router B sẽ cộng thêm khoảng cách từ router B đến router (ví dụ như tăng số hop lên )vào các thông tin định tuyến nhận được từ A.Khi đó router B sẽ có bảng định tuyến mới và truyền bảng định tuyến này cho router láng giềng khác là router C.Quá trình này xảy ra tương tự cho tất cả các router láng giềng khác.
Chuyển bảng định tyến cho router lán giềng theo định kỳ và tính lại vectơ khoảng cách
Hình 6.2.5.a
Router thu thập thông tin về khoảng cách đến các mạng khác ,từ đó nó xây dựng và bảo trì một cơ sở dữ liệu về thông tin định tuyến trong mạng. Tuy nhiên , hoạt động theo thuật toán vectơ khoảng cách như vậy thì router sẽ không biết được chính xác cấu trúc của toàn bộ hệ thống mạng mà chỉ biết được các router láng giềng kết nối trực tiếp với nó mà thôi .
Khi sử dụng định tuyến theo vectơ khoảng cách ,bước đầu tiên là router phải xác định các router láng giềng với nó .Các mạng kết nối trực tiếp vào cổng giao tiếp của router sẽ có khoảng cách là 0.Còn đường đi tới các mạng không kết nối trực tiếp vào router thì router sẽ chọn đường tốt nhất dựa trên thông tin mà nó nhận đượctừ các router láng giềng .Ví dụ như hình vẽ 6.2.5b :router A nhận được thông tin về các mạng khác từ router B .Các thông tin này được đặt trong bảng định tuyến với vectơ khoảng cách đã được tính toán lại cho biết từ router A đến mạng đích thì đi theo hướng nào ,khoảng cách bao nhiêu.
Bảng định tuyến được cập nhật khi cấu trúc mạng có sự thay đổi .Quá trình cập nhật này cũng diễn ra từng bước một từ router này đến router khác.Khi cập nhật, mỗi router gửi đi toàn bộ bảng định tuyến của nó cho các router láng giềng.Trong bảng định tuyến có thông tin về đường đi tới từng mạng đích :tổng chi phí cho đường đi ,địa chỉ của router kế tiếp .
Hình 6.2.5b
Hình 6.2.5c
Một ví dụ tương tự vectơ khoảng cách mà bạn thường thấy là bảng thông tin chỉ đường ở các giao lộ đường cao tốc .Trên bảng này có các ký hiệu cho biết hướng đi tới đích và khoảng cánh tới đó là bao xa.
6.2.6. Đặc điểm của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết
Thuật toán định tuyến theo trạng thái đường liên kết là thuật toán Dijkstras hay còn gọi là thuật toán SPF (Shortest Path First tìm đường ngắn nhất).Thuật toán định tuyến theo trạng thái đường liên kết thực hiện việc xây dựng và bảo trì một cơ sở dữ liệu đầy đủ về cấu trúc của toàn bộ hệ thống mạng .
Định tuyến theo trạng thái đường liên kết sử dụng những công cụ sau:
• Thông điệp thông báo trạng thái đường liên kết (LSA-Link-state Advertisement): LSA là một gói dữ liệu nhỏ mang thông tin định tuyến được truyền đi giữa các router .
• Cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng :được xây dựng từ thông tin thu thập được từ các LSA .
• Thuật toán SPF :dựa trên cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng ,thuật toán SPF sẽ tính toán để tìm đường ngắn nhất .
• Bảng định tuyến :chứa danh sách các đường đi đã được chọn lựa. Quá trình thu thập thông tin mạng để thực hiện định tuyến theo trạng thái đường liên kết:
Mỗi router bắt đầu trao đổi LSA với tất cả các router khác, trong đó LSA mang cơ sở dữ liệu dựa trên thông tin của các LSA.
Mỗi router tiến hành xây dựng lại cấu trúc mạng theo dạng hình cây với bản than nó là gốc ,từ đó router vẽ ra tất cả các đường đi tới tất cả các mạng trong hệ thống. Sau đó thuật toán SPF chọn đường ngắn nhất để đưa vào bảng định tuyến. Trên bảng định tuyến sẽ chứa thông tin về các đường đi đã được chọn với cổng ra tương ứng.Bên cạnh đó, router vẫn tiếp tục duy trì cơ sở dữ liệu về cấu trúc hệ thống mạng và trạng thái của các đường liên kết. Router nào phát hiện cấu trúc mạng thay đổi đầu tiên sẽ phát thông tin cập nhật cho tất cả các router khác.Router phát gói LSA, trong đó có thông tin về router mới, các thay đổi về trạng thái đường liên kết. Gói LSA này được phát đi cho tất cả các router khác.
Hình 6.2.6a
Mỗi router có cơ sở dư liệu riêng về cấu trúc mạng và thuật toán SPF thực hiện tính toán dựa trên cơ sở dữ liệu này .
Hinh 6.2.6b
Khi router nhận được gói LSA thì nó sẽ cập nhật lại cơ sở dữ liệu của nó với thông tin mới vừa nhận được. Sau đó SPF sẽ tính lại để chọn đường lại và cập nhật lại cho bảng định tuyến .
Định tuyến theo trạng thái đường liên kết có một số nhược điểm sau:
• Bộ sử lý trung tâm của router phải tính toán nhiều
• Đòi hỏi dung lương bộ nhớ phải lớn
• Chiếm dụng băng thông đường truyền
Router sử dụng định tuyến theo trạng thái đường liên kết sẽ phải cần nhiều bộ nhớ hơn và hoạt động xử lý nhiều hơn là sử dụng định tuyến theo vectơ khoảng cách .Router phải có đủ bộ nhớ để lưu cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng ,bảng định tuyến. Khi khởi động việc định tuyến ,tất cả các router phải gửi gói LSA cho tất cả các router khác,khi đó băng thông đường truyền sẽ bị chiếm dụng làm cho băng thông dành cho đường truyền dữ liệu của người dùng bị giảm xuống. Nhưng sau khi các router đã thu thập đủ thông tin để xây dựng cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng thì băng thông đường truyền không bị chiếm dụng nữa .Chỉ khi nào cấu trúc mạng thay đổi thì router mới phát gói LSA để cập nhật và những gói LSA này chiếm một phần băng thông rộng rất nhỏ .
6.3 Tổng quát về giao thức định tuyến
6.3.1. Quyết định chọn đường đi
Router có 2 chức năng chính là :
• Quyết định chọn đường đi
• Chuyển mạch
Quá trình chọn đường đi được thực hiện ở lớp Mạng.Router dựa vào bảng định tuyến để chọn đường cho gói dữ liệu ,sau khi quyết định đường ra thì router thực hiện việc chuyển mạch để phát gói dữ liệu .
Chuyển mạch là quá trình mà router thực hiện để chuyển gói từ cổng nhận vào ra cổng phát đi .Điểm quan trọng của quá trình này là router phải đóng gói dữ liệu cho phù hợp với đường truyền mà gói chuẩn bị đi ra
Trong các hình 6.3.1a-6.3.1e cho thấy cách mà router sử dụng địa chỉ mạng để quyết định chọn đường cho gói dữ liệu .
Định tuyến theo trạng thái đường liên kết có một số nhược điểm sau:
• Bộ sử lý trung tâm của router phải tính toán nhiều
• Đòi hỏi dung lương bộ nhớ phải lớn
• Chiếm dụng băng thông đường truyền
Router sử dụng định tuyến theo trạng thái đường liên kết sẽ phải cần nhiều bộ nhớ hơn và hoạt động xử lý nhiều hơn là sử dụng định tuyến theo vectơ khoảng cách .Router phải có đủ bộ nhớ để lưu cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng ,bảng định tuyến. Khi khởi động việc định tuyến ,tất cả các router phải gửi gói LSA cho tất cả các router khác,khi đó băng thông đường truyền sẽ bị chiếm dụng làm cho băng thông dành cho đường truyền dữ liệu của người dùng bị giảm xuống. Nhưng sau khi các router đã thu thập đủ thông tin để xây dựng cơ sở dữ liệu về cấu trúc mạng thì băng thông đường truyền không bị chiếm dụng nữa .Chỉ khi nào cấu trúc mạng thay đổi thì router mới phát gói LSA để cập nhật và những gói LSA này chiếm một phần băng thông rộng rất nhỏ .
6.3 Tổng quát về giao thức định tuyến
6.3.1. Quyết định chọn đường đi
Router có 2 chức năng chính là :
• Quyết định chọn đường đi
• Chuyển mạch
Quá trình chọn đường đi được thực hiện ở lớp Mạng.Router dựa vào bảng định tuyến để chọn đường cho gói dữ liệu ,sau khi quyết định đường ra thì router thực hiện việc chuyển mạch để phát gói dữ liệu .
Chuyển mạch là quá trình mà router thực hiện để chuyển gói từ cổng nhận vào ra cổng phát đi .Điểm quan trọng của quá trình này là router phải đóng gói dữ liệu cho phù hợp với đường truyền mà gói chuẩn bị đi ra
Trong các hình 6.3.1a-6.3.1e cho thấy cách mà router sử dụng địa chỉ mạng để quyết định chọn đường cho gói dữ liệu .
Hình 6.3.1a
Hình 6.3.1b
Hình 6.3.1c
Hình 6.3.1d
Hình 6.3.1e
6.3.2 Cấu hình định tuyến
Để cấu hình giao thức định tuyến ,bạn cần cấu hình trong chế độ cấu hình toàn cục và cài đặt các đặc điểm định tuyến .Bước đầu tiên ,ở chế độ cấu hình toàn cục, bạn cần khởi động giao thức định tuyến mà bạn muốn ,ví dụ như RIP, IRGP, EIGRP hay OSPF. Sau đó ,trong chế độ cấu hình định tuyến ,công việc chính là bạn khái báo địa chỉ IP .Định tuyến động thường sử dụng broadcst và multicast để trao đổi thông tin giữa các router .Router sẽ dựa vào thông số định tuyến để chọn đường tốt nhất tới từng mạng đích.
Lệnh router dùng để khởi động giao thức định tuyến .
Lệnh network dùng để khai báo các cổng giao tiếp trên router mà ta muốn giao thức định tuyến gửi và nhận các thông tin cập nhật về định tuyến .
Sau đây là các ví dụ về cấu hình định tuyến:
GAD(config)#router rip
GAD(config-router)#network 172.16..0.0
Địa chỉ mạng khai báo trong câu lệnh network là địa chỉ mạng theo lớp A, B, hoặc C chứ không phải là địa chỉ mạng con (subnet)hay địa chỉ host riêng lẻ .
6.3.3 Các giao thức định tuyến
ở lớp Internet của bộ giao thức TCP/IP , router sử dụng một giao thức định tuyến IP để thực hiện việc định tuyến .Sau đây là một số giao thức định tuyến IP:
• RIP – giao thức định tuyến nội theo vectơ khoảng cách
• IGRP- giao thức định tuyến nội theo vectơ khoảng cách Cisco.
• OSPF – giao thức định tuyến nội theo trạng thái đường liên kết
• EIGRP- giao thức mở rộng của IGRP
• BGP- giao thức định tuyến ngoại theo vectơ khoảng cách RIP (Routing information Protocol)được định nghĩa trong RPC 1058.
Sau đây là các đặc điểm chính của RIP :
• Là giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách
• Sử dụng số lượng hop để làm thông số chọn đường đi
• Nếu số lượng hop để tới đích lớn hơn 15 thì gói dữ liệu sẽ bị huỷ bỏ
• Cập nhật theo định kỳ mặc định là 30 giây
IGRP (Internet gateway routing Protocol)là giao thức được phát triển độc quyền bởi Cisco .Sau đây là một số đặc điểm mạnh của IGRP:
• Là giao thức định tuyến theo vectơ 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
OSPF (Open Shortest Path First)là giao thức đình tuyến theo trạng thái đường liên kết .Sau đây là các đặc điểm chinhs của OSPF :
• Là giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết
• Được định nghĩa trong RFC 2328 ,
• Sử dụng thuật toán SPF để tính toán chọn đường đi tốt nhất ,
• Chỉ cập nhật khi cấu trúc mạng có sự thay đổi ,
EIGRP Là giao thức định tuyến nâng cao theo vectơ khoảng cách ,và là giao thức độc quyền của Ciso.Sau đây là các đặc điểm chính của EIGRP:
• Là giao thức định tuyến nâng cao theo vectơ khoảng cách ,
• Có chia tải.
• Có các ưu điểm của định tuyến theo vectơ khoảng cách và định tuyến theo trạng thái đường liên kết.
• Sử dụng thuật toán DUAL (Diffused Update Algorithm)để tính toán chọn đường tốt nhất. Cập nhật theo định kỳ mặc định là 90 gây hoặc cập nhật khi có thay đổi về cấu trúc mạng.
BGP (Border Gateway Protocol) là giao thức định tuyến ngoại. Sau đây là các đặc điểm chính của BGP. Là giao thức định tưyến ngoại theo vectơ khoảng cách,
• Được sử dụng để định tuyến giữa các ISP hoặc giữa ISP và khách hàng ,
• Được sử dụng để định tuyến lưu lượng Internet giữa các hệ tự quản (AS).
6.3.4 Hệ tự quản, IGP và EGP
Giao thức định tuyến nội được thiết kế để sử dụng cho hệ thống mạng của một đơn vị tổ chức mà thôi .Điều quan trọng nhất đối với việc xây dựng một giao thức định tuyến nội là chọn thông số nào và sử dụng những thông số đó ra sao để chọn đường đi trong hệ thống mạng .
Giao thức định tuyến ngoại được thiết kế để sử dụng giữa 2 hệ thống mạng có 2 cơ chế quản lý khác nhau .Các giao thức loại này thường được sử dụng để định tuyến giữa các ISP .Giao thức định tuyến IP ngoại thường yêu cầu phải có 3 thông tin trước khi hoạt động ,đó là :
• Danh sách các router láng giềng để trao đổi thông tin định tuyến ,
• Danh sách các mạng kết nối trực tiếp mà giao thức cần quảng bá thông tin định tuyến .
• Chỉ số của hệ tự quản trên router .
Giao thức định tuyến ngoại vi cần phải phân biệt các hệ tự quản .Các bạn nên nhớ rằng mỗi hệ tự quản có một cơ chế quản tri riêng biệt .Giữa các hệ thống này phải có một giao thức để giao tiếp được với nhau .
Mỗi một hệ tự quản có một con số xác định được cấp bởi tổ chức đăng ký số Internet của Mỹ (ARIN – America Registry of Internet Number) hoặc được cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ. Con số này là số 16 bit. Các giao thức định tuyến như IGRP và EIGRP của Cisco đòi hỏi phải khai báo số AS khi cấu hình
• Là giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết
• Được định nghĩa trong RFC 2328 ,
• Sử dụng thuật toán SPF để tính toán chọn đường đi tốt nhất ,
• Chỉ cập nhật khi cấu trúc mạng có sự thay đổi ,
EIGRP Là giao thức định tuyến nâng cao theo vectơ khoảng cách ,và là giao thức độc quyền của Ciso.Sau đây là các đặc điểm chính của EIGRP:
• Là giao thức định tuyến nâng cao theo vectơ khoảng cách ,
• Có chia tải.
• Có các ưu điểm của định tuyến theo vectơ khoảng cách và định tuyến theo trạng thái đường liên kết.
• Sử dụng thuật toán DUAL (Diffused Update Algorithm)để tính toán chọn đường tốt nhất. Cập nhật theo định kỳ mặc định là 90 gây hoặc cập nhật khi có thay đổi về cấu trúc mạng.
BGP (Border Gateway Protocol) là giao thức định tuyến ngoại. Sau đây là các đặc điểm chính của BGP. Là giao thức định tưyến ngoại theo vectơ khoảng cách,
• Được sử dụng để định tuyến giữa các ISP hoặc giữa ISP và khách hàng ,
• Được sử dụng để định tuyến lưu lượng Internet giữa các hệ tự quản (AS).
6.3.4 Hệ tự quản, IGP và EGP
Giao thức định tuyến nội được thiết kế để sử dụng cho hệ thống mạng của một đơn vị tổ chức mà thôi .Điều quan trọng nhất đối với việc xây dựng một giao thức định tuyến nội là chọn thông số nào và sử dụng những thông số đó ra sao để chọn đường đi trong hệ thống mạng .
Giao thức định tuyến ngoại được thiết kế để sử dụng giữa 2 hệ thống mạng có 2 cơ chế quản lý khác nhau .Các giao thức loại này thường được sử dụng để định tuyến giữa các ISP .Giao thức định tuyến IP ngoại thường yêu cầu phải có 3 thông tin trước khi hoạt động ,đó là :
• Danh sách các router láng giềng để trao đổi thông tin định tuyến ,
• Danh sách các mạng kết nối trực tiếp mà giao thức cần quảng bá thông tin định tuyến .
• Chỉ số của hệ tự quản trên router .
Giao thức định tuyến ngoại vi cần phải phân biệt các hệ tự quản .Các bạn nên nhớ rằng mỗi hệ tự quản có một cơ chế quản tri riêng biệt .Giữa các hệ thống này phải có một giao thức để giao tiếp được với nhau .
Mỗi một hệ tự quản có một con số xác định được cấp bởi tổ chức đăng ký số Internet của Mỹ (ARIN – America Registry of Internet Number) hoặc được cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ. Con số này là số 16 bit. Các giao thức định tuyến như IGRP và EIGRP của Cisco đòi hỏi phải khai báo số AS khi cấu hình
Hình 6.3.4
6.3.5. Vectơ khoảng cách
Thuật toán vectơ khoảng cách (hay còn gọi là thuật toán Bellman-Ford)yêu cầu mỗi router gửi một phần hoặc toàn bộ bảng định tuyến cho các router láng giềng kết nối trực tiếp với nó .Dựa vào thông tin cung cấp bởi các router láng giềng, thuật toán vectơ khoảng cách sẽ lựa chọn đường đi tốt nhất .
Sử dụng các giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách thường tốn ít tài nguyên của hệ thống nhưng tốc độ đồng bộ giữa các router lại chậm và thông số được sử dụng để chọn đường đi có thể không phù hợp với những hệ thống mạng lớn .Chủ yếu các giao thức định tyến theo vectơ khoảng cách chỉ xác định đường đi bằng khoảng cách (số lượng hop) và hướng đi (vectơ) đến mạng đích.Theo thuật toán này ,các router sẽ trao đổi bảng định tuyến với nhau theo định kỳ. Do vậy, loại định tuyến này chỉ đơn giản là mỗi router chỉ trao đổi bảng định tuyến với các router láng giềng của mình .Khi nhận được bảng định tuyến từ router láng giềng, router sẽ lấy con đường nào đến mạng đích có chi phí thấp nhất rồi cộng thêm khoảng cách của mình vào đó thành một thông tin hoàn chỉnh về con đường đến mạng đích với hướng đi ,thông số đường đi từ chính nó đến đích rồi đưa vào bảng định tuyến đó gửi đi cập nhật tiếp cho các router kế cận khác. RIP và IGRP là 2 giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách .
Chuyển bảng định tuyến cho router láng giềng theo định kỳ và tính lại vectơ khoảng cách
Hình 6.3.5a
Hình 6.3.5b
6.3.6. Trạng thái đường liên kết
Thuật toán chọn đường theo trạng thái đường liên kết (hay còn gọi là thuật toán chọn đường ngắn nhất )thực hiện trao đổi thông tin định tuyến cho tất cả các router khi bắt đầu chạy để xây dựng một bản đồ đầy đủ về cấu trúc hệ thống mạng. Mỗi router sẽ gửi gói thông tin tới tất cả các router còn lại .Các gói này mang thông tin về các mạng kết nối vào router .Mỗi router thu thập các thông tin này từ tất cả các router khác để xây dựng một bản đồ cấu trúc đầy đủ của hệ thống mạng. Từ đó router tự tính toán và chọn đường đi tốt nhất đến mạng đích để đưa lên bảng định tuyến .Sau khi toàn bộ các router đã được hội tụ thì giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết chỉ sử dụng gói thông tin nhỏ để cập nhật ,về sự thay đổi cấu trúc mạng chứ không gửi đi toàn bộ bảng định tuyến .Các gói thông tin cập nhật này được truyền đi cho tất cả router khi có sự thay đổi xảy ra ,do đó tốc độ hội tụ nhanh.
Do tốc độ hội tụ nhanh hơn so với giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách, nên giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết ít bị lặp vòng hơn .Mặc dù các giao thức loại này ít bị lỗi về định tuyến hơn nhưng lại tiêu tốn nhiều tài nguyên hệ thong hơn .Do đó chúng mắc tiền hơn nhưng bù lại chúng co khả năng mở rộng hơn so với giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách .
Khi trạng thái của một đường liên kết nào đó thay đổi thì gói quảng bá trạng thái đường liên kết LSA được truyền đi trên khắp hệ thống mạng .Tất cả các router đều nhận được gói thông tin này và dựa vào đó để điều chỉnh lại việc định tuyến của mình .Phương pháp cập nhật như vậy tin cậy hơn ,dễ kiểm tra hơn và tốn ít băng thông đường truyền hơn so với kiểu cập nhật của vectơ khoảng cách .OSPF và IS –IS là 2 giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết.
Hình 6.3.6a
Hình 6.3.6b
Tổng kết
Sau đây là các điểm quan trọng mà các bạn cần nắm được trong chương này:
• Router sẽ không chuyển gói tin nếu không tìm được đường tới đích
• Đường cố định là do người quản trị mạng cấu hình cho router
• Đường mặc định là một loại đặc biệt của đường cố định .Đường mặc định là con đường cuối cùng cho router sử dụng khi không tìm được đường nào tới đích
• Ta có thể sử dụng các lệnh sau để kiểm tra cấu hình của đường cố định và đường mặc định :show ip router ,ping ,traceroute.
• Kiểm tra và xử lý sự cố liên quan đến đường cố định và đường mặc định .
• Các giao thức định tuyến
• Hệ tự quản
• Mục đích của giao thức định tuyến và hệ tự quản
• Các loại giao thức định tuyến
• Đặc điểm của giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách
• Đặc điểm của giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết
• Quyết định chọn đường đi
• Cấu hình định tuyến
• Các giao thức định tuyến: RIP, IGRP, OSPF, EIGRP, BGP
• Hệ tự quản, IGP và EGP
• Định tuyến theo vectơ khoảng cách
• Định tuyến theo trạng thái đường liên kết
Blogger Comment
Facebook Comment